制备条件对Au/TiO2催化CO氧化性能的影响

采用沉积沉淀法和化学沉积法，分别制备了Au/TiO2催化剂，比较详尽地探讨了制备方法及制备条件对其催化CO氧化性能的影响，并对催化剂进行XRD表征，优化了制备条件，结果显示，控制沉积－沉淀反应液的pH值范围为6．5－7．0，浓度为40mL水／g载体，温度70℃，还原温度85℃,时间60min，以沉积－沉淀法制备的3％Au/TiO2催化剂可于－35℃将CO完全转化，经还原预处理比经焙烧得到的催化剂的活性更高，用光化学沉积法制备的Au/TiO2催化剂的活性欠佳。     

Ce-Zr复合氧化物负载Au纳米粒子催化甲醇氧化反应中的载体效应

采用沉积-沉淀法制备了不同Ce/Zr比的Au/Ce1-xZrxO2(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8)催化剂,研究了其催化甲醇完全氧化反应和选择氧化反应中的载体效应.通过X射线衍射、拉曼光谱、X射线光电子能谱、高分辨透射电镜、CO2和NH3程序升温脱附以及CO吸附红外光谱等手段表征了催化剂的结构、组成和酸碱性.结果表明,这些催化剂具有相似的载体粒径和晶相结构、Au担载量、Au粒径和价态以及相似的表面酸碱性等.在甲醇完全氧化和甲醇选择氧化反应中,Au/Ce1-xZrxO2催化剂活性均随载体中Ce/Zr比的减小而降低.与催化剂储氧量,即表面活性氧浓度下降一致.对于甲醇选择氧化反应,甲酸甲酯选择性则随Ce/Zr比减小而升高.这不是由于催化剂表面酸碱性差异所致,而是与催化剂载体中Ce含量降低导致的表面活性氧浓度减小和催化剂的氧化能力减弱密切相关.Au催化剂载体效应本质的认识将有助于为目标氧化反应设计具有更高活性或选择性的催化剂体系.     

介孔Al2O3负载纳米Au催化剂用于低温催化氧化CO

 用不同模板剂合成了具有较高比表面积和较多表面碱性位的介孔Al2O3载体,并采用均相沉积-沉淀法制备了Al2O3负载纳米Au催化剂,对制备的介孔Al2O3载体及相应催化剂采用低温N2吸附法、TEM和XPS等手段进行了表征,考察了载体表面碱性对纳米Au粒子在载体表面的沉积及相应催化剂在CO氧化反应中催化性能的影响. 以CO2-TPD法测定载体表面碱性,结果表明,介孔氧化铝的表面碱性与其合成过程中所用的模板剂有关. 以表面碱性位较丰富的介孔Al2O3为载体制备的催化剂表面Au粒子分布较均匀且粒径(3.1～3.2 nm)较小,在CO完全氧化反应中催化活性最高,表明载体表面的碱性位有利于稳定其表面沉积的纳米Au粒子. XPS分析结果表明,催化剂表面的Au主要以Au0金属态形式存在,它在CO氧化反应中表现出较高的催化活性.     

铂族金属催化剂低温 CO氧化研究近期进展

CO氧化可能是多相催化领域最常见的反应,它不仅能作为探针反应研究催化剂结构、反应活性位等,而且在诸多实际过程如空气净化、汽车尾气污染物控制、燃料电池所用氢源净化等扮演重要角色.最早的 CO氧化催化剂为霍加拉特剂,其组分主要为 CuO与 MnO2混合氧化物,然而在实际应用过程中存在低温活性低、吸湿易失活等缺点.1987年, Haruta等发现湿化学法制备的氧化物负载 Au催化剂表现出非常高的低温 CO氧化活性及耐水稳定性,其 Au粒子以纳米尺度分散,进而引发了催化研究领域的“淘金热”及纳米催化研究热潮.而 CO氧化通常作为考察 Au催化剂结构性质的探针反应,也成为考核其它金属催化剂是否具有高活性的判据之一. Pt族金属上 CO氧化反应从 Langmuir等研究开始至今已有100多年,然而低温下该金属催化剂活性与 Au催化剂相比要低一个数量级.本质原因为 Pt族金属上 CO吸附较强, O2吸附与活化受到抑制,而该步骤被认为是 CO氧化的速控步,因而表现出较低的催化活性.通常 Pt族金属催化剂需要100oC以上 CO才能脱附, O2进而得以吸附.目前研究人员采取多种策略,其基本原则为削弱 Pt族金属上 CO吸附强度或者提供其它活性位供 O2吸附与活化.本综述将概括近十年来Pt族金属催化剂 CO氧化研究进展,主要总结室温甚至超低温条件下的研究成果.高活性 CO氧化催化剂主要是通过采用可还原氧化物为载体或助剂,或者改变催化剂表面性质如使表面富 OH基物种来形成. Au催化剂的研究发现,改变金属粒子尺寸极有可能获得不同寻常的催化性能,而常规的 Pt族金属催化剂研究主要是在纳米尺度.近期人们发现逐渐减小 Pt族金属粒子尺寸,从纳米到亚纳米甚至单原子时,其电荷状态逐渐呈正价形式,这有利于削弱其 CO吸附强度.此外,可通过增强金属载体间的相互作用,改变金属载体接触方式,如从核壳到交叉结联结构,构筑出更多的金属载体界面,使得 O2更容易吸附与活化或稳定更多的 OH基物种进而在此界面与吸附的 CO反应.伴随着表征技术的发展, CO氧化机理的认识也更加深入,这给催化剂的设计带来更多新的思路.(1)改变 CO吸附活化位,将 CO吸附活化位从金属转移到载体上,从而大大降低 CO吸附强度,活化的 CO物种在反应过程中容易溢流到金属载体界面处,这甚至有利于超低温度下(–100oC左右) CO氧化.(2)改变 O2活化形式. O2通常在 Pt族金属上容易以解离氧原子形式存在,通过改变载体、金属载体界面性质使得 O2以分子氧形式活化,如形成超氧或过氧物种,这有利于降低 CO氧化的活化能垒,进而提高其低温甚至超低温下 CO氧化活性.今后,设计并合成出在超低温度下能够氧化 CO的 Pt族金属催化剂将成为 CO氧化催化剂研究的重要方向之一.     

铂族金属催化剂低温CO氧化研究近期进展（英文）

CO氧化可能是多相催化领域最常见的反应,它不仅能作为探针反应研究催化剂结构、反应活性位等,而且在诸多实际过程如空气净化、汽车尾气污染物控制、燃料电池所用氢源净化等扮演重要角色.最早的CO氧化催化剂为霍加拉特剂,其组分主要为CuO与Mn O_2混合氧化物,然而在实际应用过程中存在低温活性低、吸湿易失活等缺点.1987年,Haruta等发现湿化学法制备的氧化物负载Au催化剂表现出非常高的低温CO氧化活性及耐水稳定性,其Au粒子以纳米尺度分散,进而引发了催化研究领域的"淘金热"及纳米催化研究热潮.而CO氧化通常作为考察Au催化剂结构性质的探针反应,也成为考核其它金属催化剂是否具有高活性的判据之一.Pt族金属上CO氧化反应从Langmuir等研究开始至今已有100多年,然而低温下该金属催化剂活性与Au催化剂相比要低一个数量级.本质原因为Pt族金属上CO吸附较强,O_2吸附与活化受到抑制,而该步骤被认为是CO氧化的速控步,因而表现出较低的催化活性.通常Pt族金属催化剂需要100 oC以上CO才能脱附,O_2进而得以吸附.目前研究人员采取多种策略,其基本原则为削弱Pt族金属上CO吸附强度或者提供其它活性位供O_2吸附与活化.本综述将概括近十年来Pt族金属催化剂CO氧化研究进展,主要总结室温甚至超低温条件下的研究成果.高活性CO氧化催化剂主要是通过采用可还原氧化物为载体或助剂,或者改变催化剂表面性质如使表面富OH基物种来形成.Au催化剂的研究发现,改变金属粒子尺寸极有可能获得不同寻常的催化性能,而常规的Pt族金属催化剂研究主要是在纳米尺度.近期人们发现逐渐减小Pt族金属粒子尺寸,从纳米到亚纳米甚至单原子时,其电荷状态逐渐呈正价形式,这有利于削弱其CO吸附强度.此外,可通过增强金属载体间的相互作用,改变金属载体接触方式,如从核壳到交叉结联结构,构筑出更多的金属载体界面,使得O_2更容易吸附与活化或稳定更多的OH基物种进而在此界面与吸附的CO反应.伴随着表征技术的发展,CO氧化机理的认识也更加深入,这给催化剂的设计带来更多新的思路.(1)改变CO吸附活化位,将CO吸附活化位从金属转移到载体上,从而大大降低CO吸附强度,活化的CO物种在反应过程中容易溢流到金属载体界面处,这甚至有利于超低温度下(–100℃左右)CO氧化.(2)改变O_2活化形式.O_2通常在Pt族金属上容易以解离氧原子形式存在,通过改变载体、金属载体界面性质使得O_2以分子氧形式活化,如形成超氧或过氧物种,这有利于降低CO氧化的活化能垒,进而提高其低温甚至超低温下CO氧化活性.今后,设计并合成出在超低温度下能够氧化CO的Pt族金属催化剂将成为CO氧化催化剂研究的重要方向之一.     

Au/SBA-15表面位点的红外光谱表征

CO催化氧化反应是多相金催化反应中研究最为广泛的反应体系之一,但对于金表面活性位点之电荷状态(电正性Au~(δ+),电中性Au~0,电负性Au~(δ-))的理解仍然存在着分歧.选用介孔SBA-15作为载体,阳离子[Au(en)_2]~(3+)为前驱体,通过离子交换法制备了Au/SBA-15催化剂.采用漫反射傅里叶变换红外光谱(DRIFTS)研究了CO探针分子在Au/SBA-15催化剂表面的吸附状态及在不同条件下的演化情况. Au/SBA-15制备过程中的热处理步骤对其吸附CO能力有较大影响.在只经过还原处理的样品上,由于残余的乙二胺配体覆盖了金表面位点,没有吸附CO的能力.需进行还原-焙烧-二次还原处理后, Au/SBA-15才有吸附CO的能力. CO吸附在Au/SBA-15出现两个红外特征吸收峰:2111和2076 cm~(-1).它们对应于两种电荷状态的Au位点:Au~0和Au~(δ-). CO在Au~0吸附强度比在Au~(δ-)上更强.而Au~(δ-)上吸附的CO(CO-Au~(δ-))则与O_2有更高的反应活性.     

La2O3助剂对Au/TiO2催化氧化CO性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2以及La2O3-TiO2载体, 再用沉积沉淀法制备Au/TiO2和Au/La2O3-TiO2催化剂, 并对催化剂的CO氧化反应活性进行测试. 结果表明, La2O3助剂可以显著提高催化剂催化氧化CO的活性. X射线衍射(XRD)、程序升温脱附(TPD)、N2吸附-脱附(BET)表征结果表明, La2O3助剂不仅提高了催化剂比表面积, 抑制了TiO2晶粒尺寸的长大, 并且增强了TiO2的晶格应变, 在O2气氛吸附过程中主要在TiO2表面形成O-物种. 原位傅立叶变换红外(FT-IR)结果进一步表明, La的掺杂不仅提高了吸附在Au活性位CO的氧化速率, 还使TiO2表面形成第二种活性位, 从而显著提高了催化活性.     

Au/CeO2-TiO2表面物种在还原和CO氧化过程中的变化

采用溶胶-凝胶法制备了CeO2-TiO2载体, 再用沉积沉淀法制备了Au/CeO2-TiO2催化剂. 利用原位漫反射红外(FT-IR), 程序升温还原(TPR)、X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附方法考察了催化剂的结构和表面性能. 结果表明, CeO2的存在有效抑制TiO2晶粒的长大, 增加TiO2的比表面积和晶格应变, 从而增强了Au和载体中TiO2的相互作用, 使得催化剂表面的氧化能力显著增强. 结合原位CO吸附的FT-IR结果表明, 不同温度的还原预处理能有效改变催化剂表面氧物种的组成, 并对不同氧物种在CO低温氧化过程中的作用进行了分析.     

La2O3助剂对Au/TiO2催化氧化CO性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2以及La2O3-TiO2载体,再用沉积沉淀法制备Au/TiO2和Au/La2O3-TiO2催化剂,并对催化剂的CO氧化反应活性进行测试.结果表明,La2O3助剂可以显著提高催化剂催化氧化CO的活性.X射线衍射(XRD)、程序升温脱附(TPD)、N2吸附-脱附(BET)表征结果表明,La2O3助剂不仅提高了催化剂比表面积,抑制了TiO2晶粒尺寸的长大,并且增强了TiO2的晶格应变,在O2气氛吸附过程中主要在TiO2表面形成O-物种.原位傅立叶变换红外(FT-IR)结果进一步表明,La的掺杂不仅提高了吸附在Au活性位CO的氧化速率,还使TiO2表面形成第二种活性位,从而显著提高了催化活性.     

制备条件对Au/LaCoO_3催化氧化CO性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了钙钛矿型复合氧化物LaCoO_3, 并用沉积-沉淀法(DP法)制备了Au/LaCoO_3催化剂. 考察了制备条件对催化剂催化氧化CO活性的影响. 结果表明, 制备过程中, 溶液pH、 pH调节顺序及催化剂焙烧温度对催化剂活性均有一定影响. Au/LaCoO_3催化剂的最佳制备条件为: 沉积过程中在HAuCl4溶液中先加入载体后, 再调节溶液pH=8, 得到的催化剂经250 ℃焙烧后可提高催化剂稳定性.     

Preparation of highly active silica-supported Au catalysts for CO oxidation by a solution-based technique

Although Au catalysts can be readily prepared on titania via the deposition-precipitation (DP) method, the direct application of the method similar to the preparation of silica-supported Au catalysts only results in diminished success. This paper reports a novel, efficient method to synthesize highly active Au catalysts supported on mesoporous silica (SBA-15) through a gold cationic complex precursor [Au(en)2]3+ (en = ethylenediamine) via a wet chemical process. The gold cationic precursor was immobilized on negatively charged surfaces of silica by a unique DP method that makes use of the deprotonation reaction of ethylenediamine ligands. The resulting mesoporous catalyst has been demonstrated to be highly active for CO oxidation at room temperature and even below 273 K, the activity of which is much superior to that of silica-supported Au catalysts previously prepared by various solution techniques. The pH value of the gold precursor solution plays a key role in determining the catalytic activity through the regulation of [Au(en)2]3+ deprotonation reaction and the surface interaction of silica with the gold precursor. This mesoporous gold silica catalyst has also been shown to be highly resistant to sintering because of the stabilization of Au nanoparticles inside mesopores.     

KOH改性对TiO2结构及其负载金催化剂CO氧化反应活性的影响

以不同浓度KOH处理钛酸丁酯水解产物得到KOH改性TiO2载体.使用N2吸附、热重-差热分析-示差扫描量热、X射线粉末衍射、紫外可见漫反射光谱、透射电镜及X射线光电子能谱研究了KOH对TiO2结构、形貌的影响.结果表明,较低浓度的KOH对TiO2有较显著的改性效果,改变了TiO2的电子结构.对KOH-TiO2负载的金催...     

Model electrodes with defined mesoscopic structure

Model electrodes with defined mesoscopic structure were either generated by adsorption of surfactant stabilized metal clusters from colloidal solution on a support of gold or by electrochemical deposition of platinum on gold substrates. Both types of model electrodes were characterized by STM (scanning tunnelling microscopy), cyclic voltammetry and electrooxidation of adsorbed CO. The supported colloidal Pt as well as the electrochemically deposited Pt revealed different reactivities regarding the CO monolayer electrooxidation as compared to a polycrystalline Pt bulk electrode. In addition, in-situ FTIR (Fourier transformed infrared) spectroscopy was applied to characterize CO adsorbed on electrochemically deposited Pt on gold. Combined with the structural information from STM it seems likely that the differences regarding the catalytic properties of the model electrodes are due to different coverages of the substrate with catalyst particles. Received: 24 June 1996 / Revised: 29 November 1996 / Accepted: 4 December 1996     

Preparation of onion-like Pd–Bi–Au/C trimetallic catalyst and their application

This paper describes the preparation of dispersed onion-like Pd–Bi–Au/C catalyst with average diameter of 13 nm obtained by consecutive chemical reduction of precursor gold, bismuth and palladium salts in aqueous solution and immobilization on active carbon. High-resolution transmission electron microscopy, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy and Auger electron spectroscopy experiments were performed to analyze the structure and to characterize the Pd–Bi–Au/C catalyst. The onion-like morphology is composed of high content of gold inner core, a Bi-rich intermediate layer and a Pd-rich external layer. The catalytic activity of the catalyst was subsequently investigated and they were found to be efficient catalysts for the aerobic liquid phase oxidation. The results showed that the catalytic activity of Pd–Bi–Au/C was higher than that of Pd–Au/C bimetallic catalyst, indicating that bismuth plays an important role in synergistic effect between gold and palladium.     

纳米金/碳催化剂的合成及其在多巴胺电化学检测中的应用(英文)

建立了一种合成碳负载型金纳米颗粒(AuC)的新方法.将酵母菌、葡萄糖及HAuCl4溶液混合后置于恒温摇床中,在310K下振荡数天得到酵母菌吸附的金前体盐(AuY);将AuY在氮气气氛中1 273K下煅烧得到AuC.采用扫描电镜和透射电镜观察了AuC的形貌;将AuC修饰在玻碳电极上并用于多巴胺的电化学检测.结果表明,AuY培养3d后,其酵母菌颗粒粒径分布不均匀,这主要是由于大量葡萄糖的吸附和包裹以及酵母孢子的存在所致;而AuY培养6d后得到的金颗粒粒径分布均匀,粒径约为10nm.此外,AuC在多巴胺电化学检测中具有非常好的响应,且检出限较低,其电化学过程为混合动力学控制过程.     

微波辅助Ni-B/SiO2非晶态催化剂的制备及其在硝基苯加氢中催化性能的研究

采用微波辐射干燥浸渍法获得的Ni2 /SiO2,再由液相KBH4还原制备Ni-B/SiO2非晶态催化剂,在液相硝基苯加氢反应中,该催化剂对苯胺的选择性为100%,催化活性显著高于由传统加热法制备的Ni-B/SiO2.根据XRD、XPS、SEM和氢吸附等表征,两种催化剂具有相似的活性中心本质,催化性能的不同主要归因于分散度的区别.与传统加热法相比,微波加热具有受热均匀以及增强Ni2 与载体SiO2相互结合力的特点,导致Ni-B/SiO2(MW)分散度增加,并能减少催化反应过程中活性相的脱落流失,延长催化剂使用寿命.     

Sulfonic Acid-functionalized gold nanoparticles: a colloid-bound catalyst for soft lithographic application on self-assembled monolayers

In this report, we present a new lithographic approach to prepare patterned surfaces. Self-assembled monolayers (SAMs) of the acid-labile trimethylsilyl ether (TMS-OC(11)H(22)S)(2) (TMS adsorbate) was formed on gold. 5-Mercapto-2-benzimidazole sulfonic acid sodium salt (MBS-Na(+)) was used as a ligand for gold nanoparticles. These monolayer-protected gold colloids (MPCs) were transformed into the catalytically active H(+)-form by ion exchange. This colloid-bound catalyst hydrolyzed the TMS adsorbate (TMS-OC(11)H(22)S)(2) both in solution and when self-assembled on gold surfaces. Microcontact printing of the active colloid-bound catalyst on the preformed TMS SAM led to the deposition of the colloid onto the SAMs. After the catalyst nanoparticles were rinsed off, a patterned surface was created as shown by AFM.     

Solid Phase Supported “Click”-Chemistry Approach for the Preparation of Water Soluble Gold Nanoparticle Dimers

We investigated the potential of the Cu(I) catalyzed azide-alkyne cycloaddition between water soluble azide and alkyne functionalized gold nanoparticles in terms of dimer formation via a solid phase support. Alkyne and azide lipoic acid derivatives are prepared and utilized as stabilizing ligands for 15?nm gold colloids. For the solid phase supported click reaction first citrate stabilized gold nanoparticles are immobilized on amine terminated silicon wafers. In the following step the citrate ligands of the upper free accessible nanoparticle surface are exchanged against a mixture of the alkyne derivative of lipoic acid and lipoic acid. Upon addition of lipoic acid/lipoic acid azide derivative stabilized 15?nm gold nanoparticles and the Cu(I) catalyst solution covalent interparticle coupling between immobilized and gold nanoparticles added is achieved. The formed structures are analyzed by scanning electron microscopy directly on the solid support. It is demonstrated that the yield of dimeric structures on the solid phase support increases with increased molar ratio of the catalyst, thus indicating that dimers are indeed formed by covalent bond formation. Upon treatment with ultrasound the formed structures could be released and detected with transmission electron microscopy measurements.     

The Catalytic Stability of Au/FeLaO3/Al2O3 Catalyst for Low Temperature CO Oxidation

Kinetics and Catalysis - Alumina modified by LaFeO3 was used as the support of gold (Au) catalysts for low temperature CO oxidation. In dry reactant feed, the catalyst showed catalytic stability...