H2，CO和NH3在Ir/Al2O3上化学吸附的红外研究

用红外光谱法研究了H,CO和NH_3在Ir/Al_2O_3上的吸附。发现H_2在该催化剂上的吸附有四种红外活性的吸附物种;也同样发现有四种NH_3的吸附态谱图;CO吸附的结果证明2030cm~(-1)附近的吸收峰不是CO吸附的唯一吸收峰。H_2吸附时也在此处出现吸收峰,D_2交换的结果表明它是Ir—H键伸缩振动吸收峰。实验证明室温下2120与1490cm~(-1)处出现的两 H D个吸收峰分别为Ir-H:O与Ir-D:O吸附态中的Ir—H及Ir-D峰,2030与 H D1430cm~(-1)附近的吸收峰为Ir/Al_2O_3表面无水条件下的Ir—H及Ir—D峰。此外,还考察了Ir—H键生成的机理。     

经PPh3修饰的Rh/SiO2催化剂的吸附-脱附性能

 应用程序升温技术研究了氢甲酰化反应物CO,H2和C2H4在经PPh3修饰的Rh/SiO2(PPh3-Rh/SiO2)催化剂上的吸附-脱附行为. CO-TPD结果显示, Rh/SiO2催化剂在348, 398和525 K处有3个脱附峰, PPh3-Rh/SiO2催化剂仅在368 K处出现脱附峰,表明催化剂的吸附性能发生了明显变化. 采用原位红外光谱研究了PPh3-Rh/SiO2催化剂上CO的吸附态. 结果表明, 2040 cm-1处吸收峰归属于PPh3修饰的Rh粒子上线式吸附的CO. 这种吸附态既不同于Rh/SiO2多相催化剂表面Rh粒子上的CO吸附态,也不同于相应均相催化剂中的羰基配位态. TPD和FT-IR结果表明,在低压下PPh3-Rh/SiO2催化剂对氢甲酰化反应已具有相当的催化性能.     

Ni/Al2O3催化剂上一氧化碳加氢反应的原位红外光谱研究

用原位红外光谱法研究了氧化铝载镍催化剂在CO加氢反应条件下的表面吸附态的特征,观察到在H_2气氛中或是在CO H_2气氛中,线式和桥式CO吸附态具有大致相同的转化能力。它们都可能是生成甲烷的过渡态,但不太可能是直接形成甲烷的活性物种。用溢流和逆溢流的观点,讨论了反应过程中在Ni/Al_2O_3表面上形成的甲酸根离子的行为。红外光谱结果说明,甲酸根离子不可能是甲烷化反应的活性物种。     

碱性介质中甘氨酸在纳米金膜电极上的吸附和氧化

运用原位红外反射光谱（in situ FTIRS）和电化学石英晶体微天平（EQCM）在分子水平上研究了碱性介质中甘氨酸在纳米金膜电极上的解离吸附和氧化过程.结果表明,甘氨酸在很低的电位下（－0.8 V, vs SCE）就可发生解离吸附.其解离产物氰基(CN－)与电极表面存在较强的化学吸附作用，形成AuCN－物种(红外吸收谱峰位于2100 cm－1附近).吸附在纳米金膜表面的CN－给出红外吸收显著增强、红外谱峰方向倒反和半峰宽增加的异常红外效应特征.吸附态CN－在低电位抑制H2O和OH－的吸附，当电位高于0.2 V可氧化产生OCN－；进一步升高电位到0.3 V则形成.溶液相物种OCN－和对应的红外吸收峰分别为2169 cm－1和2145 cm－1.实验结果指出，金以的形式溶解是导致电极表面质量显著减少的主要原因.     

钯系催化剂上CO气相催化偶联合成草酸二乙酯的原位红外研究

利用原位红外技术在常压分别对ＣＯ气相催化偶联与亚硝酸乙酯反应合成草酸二乙酯在钯系催化剂上的吸附与反应机制进行了研究,发现ＣＯ主要吸附在活性中心钯上,并存在线式与桥式两种吸附形式,研究表明二者之间存在过滤态,线式吸附的ＣＯ更容易参与ＣＯ偶联反应,而桥式吸附的ＣＯ对反应也具有一定的贡献。亚硝酸乙酯在反应温度下性质很活泼,红外光谱证明在催经剂表面上有吸附的ＥｔＯ存在,原位红外反应的研究结果进一步证实了烷氧羰基钯中间配合物的存在,并由此进一步探讨了该反应的机理。     

合成甲醇反应中CO_2和微量O_2的作用以及反应机理的研究

本文采用TPD-MS联用,“原位”X-射线衍射和原位红外光谱等实验技术以及催化反应动力学装置,对合成甲醇反应CO_2和微量O_2的作用进行了深入研究。当CO_2浓度在1.0—8.0%范围内,可使甲醇合成反应速率加快。合成反应中适量O_2的作用是在反应过程中先转变为CO_2或吸附态CO_2,然后反应在含适量CO_2的合成气氛下进行。对CO_2的作用机制得出了明确的结论,并对CO_2存在下的多途径反应机理进行了探讨。根据实验结果和理论分析,提出反应气氛中CO_2浓度在1.3%左右,即可维持高反应速率和催化剂的稳定性,以可降低甲醇中的水含量。此结果对改进合成甲醇工艺有参考价值。     

酸性介质中1,2-丙二醇在铂电极上吸附和氧化过程的原位FTIR反射光谱研究

应用电化学循环伏安和原位FTIR反射光谱研究1,2-丙二醇在Pt电极上吸附和氧化过程。结果指出1,2-丙二醇的电氧化可按双途径进行。其一经1,2-丙二醇在Pt上解离吸附产物氧化至CO_2。但在较低电位下这些解离吸附产物(红外检测为CO_(ad)、[﹥C=CH_2]_(ad)等)累积吸附于电极上, 毒化Pt表面抑制其它反应。当电位大于0.3 V后它们一经生成即氧化脱附, 从而使1,2-丙二醇得以在未毒化Pt表面经反应中间体氧化至CO_2。在实验条件下,原位FTIR反射光谱检测到的反应中间体可能有HOC-CHOHCH_3(或CH_2OHCOCH_3)和HOOC-COCH_3(或HOOC-CHOHCH_3)等物种。     

酸性介质中1,2-丙二醇在铂电极上吸附和氧化过程的原位FTIR反射光谱研究

应用电化学循环伏安和原位FTIR反射光谱研究1,2-丙二醇在Pt电极上吸附和氧化过程。结果指出1,2-丙二醇的电氧化可按双途径进行。其一经1,2-丙二醇在Pt上解离吸附产物氧化至CO_2。但在较低电位下这些解离吸附产物(红外检测为CO_(ad)、?C=CH_2]_(ad)等)累积吸附于电极上,毒化Pt表面抑制其它反应。当电位大于0.3V后它们一经生成即氧化脱附,从而使1,2-丙二醇得以在未毒化Pt表面经反应中间体氧化至CO_2。在实验条件下,原位FTIR反射光谱检测到的反应中间体可能有HOC-CHOHCH_3(或CH_2OHCOCH_3)和HOOC-COCH_3(或HOOC-CHOHCH_3)等物种。     

FCC汽油选择性HDS催化剂的原位红外光谱研究

采用器外预硫化法制备了碳纳米管(CNT)负载的硫化态Co-Mo-S选择性加氢脱硫催化剂.应用原位红外技术(in-situ IR)对选择性加氢脱硫催化剂(Co-Mo-S/CNT)的表面吸附烯烃特性和HDS过程进行了动态研究.原位红外光谱数据表明:1-辛烯在Co-Mo-S/CNT催化剂表面很容易发生加氢饱和,150℃时完全反应;二异丁烯较难加氢,340℃下归属于=C-H伸缩振动吸收峰的3081cm-1特征峰依然很明显;噻吩的特征峰在280℃左右完全消失,Co-Mo-S/CNT催化剂对二异丁烯和噻吩具有很高的选择性HDS活性,噻吩和二异丁烯在Co-Mo-S/CNT催化剂上的吸附发生在不同的活性位上,不存在相互影响.     

Pt电极表面共吸附层NO和CO氧化还原的CV及原位FTIR研究

应用电化学循环伏安方法（CV）和原位傅里叶变换红外反射光谱（in situ FTIRS）研究了酸性溶液中Pt多晶电极表面NO和CO的共吸附行为及吸附态CO对吸附物种NO氧化还原反应的影响．研究结果表明,0．20V（VS．SCE）时,CO和NO能同时稳定吸附在Pt电极表面,CO以线性吸附态（CO L）存在,NO以桥式吸附态（NOB）和线性吸附态（NO L）共存．CO L 的共存使得NO的还原电流峰电位负移约0．024V,并且促使不易被氧化的NO B在0．93V处被氧化．原位FTIRS研究进一步表明,NO可以置换预吸附在电极表面的CO,NO和CO在Pt多晶电极表面的吸附是一个竞争吸附的过程．在0．45V-1．2V电位区间,NO和CO都能转化为环境友好产物,分别为NO3-和CO2．且Pt电极表面共吸附物种CO的量直接影响NO B的氧化产物NO3-的生成量．     

NO 和 NO2 在 V2O5/AC 催化剂表面的反应行为

 采用程序升温脱附、在线质谱和原位漫反射红外光谱等手段, 比较了 NO 和 NO2 在 V2O5 及 V2O5/AC 催化剂表面的选择催化还原 (SCR) 反应行为. 结果表明, 氨以质子态 NH4+和共价态 NH3 分子两种形态吸附于纯 V2O5 表面, V=O 为氨的主要吸附活性位. 无氧状态下, NO 和 NO2 皆可与吸附于 V2O5 表面的 NH3 反应, 并且 NO2 与吸附态 NH3 的反应活性高于 NO. 但在 V2O5/AC 催化剂表面, 同样在无氧条件下, NO 几乎不与吸附态 NH3 反应, 而 NO2 却可以反应并生成 N2. 在 V2O5/AC 表面, NO 很容易被气相 O2 氧化为 NO2, 然后参与 SCR 反应. 可见, NO2 是 NO 在 V2O5/AC 表面发生 SCR 反应的中间体.     

多孔纳晶TiO2薄膜光催化剂的研制及其催化性能

 采用表面改性法制备了负载型Ni2（OEt）2／SiO2双核金属乙氧基配合物催化剂，利用示差量热、红外光谱和微反技术对催化剂的表面结构、热稳定性、化学吸附性质和催化活性进行了研究．结果表明，负载型双核金属乙氧基配合物Ni2（OEt）2／SiO2中的Ni2＋与载体SiO2表面的O2－以双齿配位形式键合；二氧化碳在催化剂表面存在桥式吸附态和碳酸单乙酯基物种两种吸附态，丙烯则只有一种分子吸附态；在适宜的反应条件下，二氧化碳和丙烯在Ni2（OEt）2／SiO2催化剂上的反应产物主要是甲基丙烯酸．根据实验结果，提出了二氧化碳和丙烯在Ni2（OEt）2／SiO2催化剂表面的反应机理，反应物分子共吸附于催化剂表面同一活性单元上，羧酸根和丙烯解离吸附态的形成是反应顺利进行的关键步骤．     

Ni2（OEt）2／SiO2催化二氧化碳与丙烯直接合成甲基丙烯酸的研究

 采用表面改性法制备了负载型Ni2（OEt）2／SiO2双核金属乙氧基配合物催化剂，利用示差量热、红外光谱和微反技术对催化剂的表面结构、热稳定性、化学吸附性质和催化活性进行了研究．结果表明，负载型双核金属乙氧基配合物Ni2（OEt）2／SiO2中的Ni2＋与载体SiO2表面的O2－以双齿配位形式键合；二氧化碳在催化剂表面存在桥式吸附态和碳酸单乙酯基物种两种吸附态，丙烯则只有一种分子吸附态；在适宜的反应条件下，二氧化碳和丙烯在Ni2（OEt）2／SiO2催化剂上的反应产物主要是甲基丙烯酸．根据实验结果，提出了二氧化碳和丙烯在Ni2（OEt）2／SiO2催化剂表面的反应机理，反应物分子共吸附于催化剂表面同一活性单元上，羧酸根和丙烯解离吸附态的形成是反应顺利进行的关键步骤．     

ESR研究CO,CH_3OH,HCHO和CO+H_2等体系在MgO新鲜表面上的反应

氧化镁经机械粉碎后,形成具有高活性中心的新鲜表面。将一氧化碳、甲醛、甲醇分别吸附在氧化镁新鲜表面上,用ESR分别检测到CO_2~-,(CH_2O~-)(ads),和(CH_2~-)(ads)等负离子自由基的信号。而CO+H_2在氧化镁新鲜表面上反应形成了顺磁性的中间态,当温度升至573K时,该吸附态转变成两种新的吸附态:一种是甲醇形式的吸附态(OCH_2~-)(ads),该吸附态在温度大于643K时发生脱附;另一种是甲醛形式的吸附态(CH_2—O~-),该吸附态在温度大于823K时才脱附。最后,提出了CO+H_2在氧化镁新鲜表面上反应的可能机理。     

稀土Pr6O11上CO和表面羟基反应的原位FT-IR研究

利用FT-IR原位考察了稀土氧化镨上CO和表面羟基的反应。在473K以下,未检测到CO和氧化镨表面反应的吸附物种;在CO气氛中,升温到473K,观察到甲酸根吸附物种的红外特征峰1578,1371和1367cm~(-1)。用同位素D_2部分还原的氧化镨吸附CO以及甲酸吸附证实了CO与氧化镨表面的羟基反应可生成表面甲酸根吸附物种。讨论了CO在氧化镨表面的反应机理及甲酸根的氧化过程。     

乙烯和乙烷在CeO_2上温和条件下表面氧化反应的原位FT-IR研究

本文用原位FT-IR研究了CeO_2上O_2、C_2H_4和C_2H_6的吸附以及C_2H_4和C_2H_6的氧化反应。室温下吸附O_2后在CeO_2表面上形成超氧物种(O_2~-),吸附C_2H_4后在990cm~(-1)处检测到红外峰,归属为吸附C_2H_4与表面晶格氧形成的C-O键的振动频率。这些吸附物种在高于100℃时消失。室温下C_2H_6在CeO_2表面上未形成吸附态。C_2H_4在CeO_2表面上60℃即可发生氧化反应。在300℃以下,C_2H_4氧化后表面上主要形成甲酸根物种。当高于300℃时表面上主要是深度氧化的产物碳酸基物种。C_2H_6在CeO_2表面上200℃始被氧化为甲酸根物种,高于300℃时,表面上也主要形成碳酸基物种。在气相O_2存在下也得到与上述相同的结果。讨论了C_2H_4和C_2H_6的表面氧化机理以及表面氧物种的作用,认为在低于300℃时,参与C_2H_4和C_2H_6氧化的氧物种主要是表面晶格氧,超氧吸附物种可能在高于300℃时才参与反应。     

超临界水热合成过渡金属改性铈基催化剂应用于CO-SCR脱硝研究

氮氧化物(NOx)作为煤炭燃烧过程主要污染物之一, 可直接或间接引起如光化学烟雾、酸沉降、平流层臭氧损耗和全球气候变化等大气环境污染问题. NOx的选择性催化还原技术(SCR)被认为是目前处理固定源NOx的最有效方法之一. 由于燃煤工业锅炉烟气中还有1%~3%的CO, 远高于NOx的0.02%~0.04%, 因此, 以CO为还原剂进行CO-SCR脱硝具有现实意义, 它可在反应过程中同时消除CO和NO两种有害气体, 但对催化剂的活性及抗毒性提出更高要求. CeO2作为一种常用的稀土材料, 因具有良好的储放氧能力而广泛应用于SCR反应中. 过渡金属改性可进一步改善CeO2的物化性能, 从而可能达到CO-SCR的应用要求.本文利用超临界水热技术合成了MOx-CeO2(M = Co, Fe, Cu)固溶体催化剂, 并利用X射线衍射(XRD), 氢气程序升温还原(H2-TPR), 傅里叶变换原位红外(DRFTIR)等探究了催化剂在CO-SCR反应中的催化活性与作用机制. CO-SCR反应活性测试表明, CuO-CeO2催化剂活性明显优于FeOx-CeO2和CoOx-CeO2催化剂, 在126 ℃ NO去除率即可达到90%; 其N2选择性也可在179 ℃时达到90%. 为了进一步探究MOx-CeO2(M = Co, Fe, Cu)催化剂的CO-SCR反应途径,本文随后进行了系列原位DRFTIR实验, 发现NO在三种催化剂表面均能被高效吸附, 其吸附态中间产物主要为双齿硝酸根, 桥式硝酸根, 桥式硝基和亚硝酰基等. 另外, 在CuO-CeO2催化剂表面还存有螯合硝基和单齿硝酸根. CO在催化剂表面主要以COx, 碳酸根和羧酸根等形式存在. 值得注意的是, 在CuO-CeO2表面, CO因吸附于Cu+而形成Cu+-CO, 在2100 cm-1左右形成明显的特征峰. 当催化剂表面吸附CO至饱和后再通入NO发现, CO的吸附特征峰逐渐被NO的特征吸附峰取代; 而当NO被吸附至饱和后再通入CO, NO的特征峰则不出现明显变化. 这表明NO和CO在催化剂表面存在竞争吸附, NO可能优先于CO吸附在催化剂表面. 当NO和CO同时通入红外反应仓时发现, 在CoOx-CeO2和FeOx-CeO2催化剂表面只观察到NO的吸附峰, 而在CuO-CeO2催化剂表面观察到Cu+-CO的特征峰, 说明在CO-SCR反应过程中, CO可以在Cu+表面被有效吸附,其与吸附于CeO2表面的NO物种反应生成N2和CO2, 遵循Langmuir-Hinshelwood反应机理. 而在CoOx-CeO2和FeOx-CeO2催化剂表面, 因NO的竞争吸附, 使得二者主要遵循Eley-Rideal反应机理.     

超临界水热合成过渡金属改性铈基催化剂应用于CO-SCR脱硝研究（英文）

氮氧化物(NO_x)作为煤炭燃烧过程主要污染物之一,可直接或间接引起如光化学烟雾、酸沉降、平流层臭氧损耗和全球气候变化等大气环境污染问题.NO_x的选择性催化还原技术(SCR)被认为是目前处理固定源NO_x的最有效方法之一.由于燃煤工业锅炉烟气中还有1%~3%的CO,远高于NO_x的0.02%~0.04%,因此,以CO为还原剂进行CO-SCR脱硝具有现实意义,它可在反应过程中同时消除CO和NO两种有害气体,但对催化剂的活性及抗毒性提出更高要求.CeO_2作为一种常用的稀土材料,因具有良好的储放氧能力而广泛应用于SCR反应中.过渡金属改性可进一步改善CeO_2的物化性能,从而可能达到CO-SCR的应用要求.本文利用超临界水热技术合成了MOx-CeO_2(M=Co,Fe,Cu)固溶体催化剂,并利用X射线衍射(XRD),氢气程序升温还原(H2-TPR),傅里叶变换原位红外(DRFTIR)等探究了催化剂在CO-SCR反应中的催化活性与作用机制.CO-SCR反应活性测试表明,CuO-CeO_2催化剂活性明显优于FeOx-CeO_2和CoO_x-CeO_2催化剂,在126°C NO去除率即可达到90%;其N_2选择性也可在179°C时达到90%.为了进一步探究MOx-CeO_2(M=Co,Fe,Cu)催化剂的CO-SCR反应途径,本文随后进行了系列原位DRFTIR实验,发现NO在三种催化剂表面均能被高效吸附,其吸附态中间产物主要为双齿硝酸根,桥式硝酸根,桥式硝基和亚硝酰基等.另外,在CuO-CeO_2催化剂表面还存有螯合硝基和单齿硝酸根.CO在催化剂表面主要以CO_x,碳酸根和羧酸根等形式存在.值得注意的是,在CuO-CeO_2表面,CO因吸附于Cu~+而形成Cu~+-CO,在2100 cm.1左右形成明显的特征峰.当催化剂表面吸附CO至饱和后再通入NO发现,CO的吸附特征峰逐渐被NO的特征吸附峰取代;而当NO被吸附至饱和后再通入CO,NO的特征峰则不出现明显变化.这表明NO和CO在催化剂表面存在竞争吸附,NO可能优先于CO吸附在催化剂表面.当NO和CO同时通入红外反应仓时发现,在CoOx-CeO_2和FeOx-CeO_2催化剂表面只观察到NO的吸附峰,而在CuO-CeO_2催化剂表面观察到Cu~+-CO的特征峰,说明在CO-SCR反应过程中,CO可以在Cu+表面被有效吸附,其与吸附于CeO_2表面的NO物种反应生成N_2和CO_2,遵循Langmuir-Hinshelwood反应机理.而在CoOx-CeO_2和FeOx-CeO_2催化剂表面,因NO的竞争吸附,使得二者主要遵循Eley-Rideal反应机理     

碱性介质中L-赖氨酸在纳米金膜电极上的吸附和氧化过程

采用原位红外反射光谱(in situ FTIRS)和循环伏安法(CV)研究了碱性介质中L-赖氨酸在纳米金膜电极(nm-Au/GC)上的解离吸附和氧化过程. 研究结果表明, 在碱性溶液中以阴离子形式存在的赖氨酸[-OOC—CH—NH2—(CH2)4—NH2]在低电位区间(-0.95~-0.80 V, vs. SCE)发生部分解离, 生成AuCN-物种(约2110 cm-1), 同时赖氨酸阴离子的羧基侧还可通过两个氧原子与金电极表面相互作用. 随着电位的升高, 吸附态CN-氧化产生NCO-, OCN-和AuCN, 其对应的红外吸收峰分别位于2254, 2168和2226 cm-1附近.     

镍基催化剂上CO和H2O的吸附与反应的红外光谱研究

本文运用红外光谱研究了CO和H_2O在Ni基催化剂上的吸附和反应规律。证实了H_2O在催化剂上是解离吸附, 以OH的形式吸附在催化剂上, 在OH之间可能有氢键形成。CO有两种吸附态: 线式和桥式。预吸附H_2O使CO线式吸附态几乎消失, 桥式吸附峰红移了约30 cm~(-1)。在不同温度时, 对比了CO或表面碳与H_2O的反应, 发现表面碳更容易同水反应生成甲烷。