Ni掺杂对纳米结构牡丹花状CeO2材料催化特性的影响（英文）

制备了一种新型Ni掺杂多层纳米结构牡丹花状CeO2材料,研究了其催化性能,同时与Ni负载牡丹花状CeO2样品进行了比较.结果表明,Ni掺杂CeO2样品具有纳米晶粒和开放的介孔结构,特殊的形貌使其在CO氧化和甲烷部分氧化反应中具有独特的催化特性.Ni掺杂后,CeO2中产生了多余氧空位,同时其氧化还原活性也增强,其在CO氧化反应中的催化活性明显高于纯CeO2和Ni负载CeO2样品;在甲烷部分氧化反应中,牡丹花状CeO2负载3atm%Ni催化剂样品上甲烷转化率高于所有Ni掺杂的催化剂样品.但是在Ni负载型催化剂和花状CeO2催化剂上,甲烷的起始转化温度为400oC,而5.7atm%Ni的掺杂使其降至340oC.     

三维有序大孔SnO2基固溶体用于有效燃烧碳烟颗粒

柴油车尾气排放的碳烟颗粒对人类的生存环境和身体健康带来了严重危害.催化燃烧是消除碳烟颗粒污染的有效途径.碳烟颗粒催化燃烧是固-固-气相反应,因此催化剂本身具有活泼的氧中心且其能与碳烟颗粒有效接触是提高反应效率的关键因素.为改善碳烟颗粒与催化剂的接触,设计制备三维有序大孔(3DOM)催化剂,使碳烟颗粒可以进入催化剂孔道内部,增加其与催化剂的有效接触,是提高反应活性的有效途径.此外,在催化剂晶格中掺杂其它金属离子形成固溶体结构,可提高其氧化还原性能,也可有效提高其碳烟燃烧活性.SnO2富含活泼的表面缺位氧和可还原的晶格氧,且其熔点高达1630 oC,具有良好的热稳定性,被广泛用于制备气体传感、电化学和催化等材料.在过去的6年中,本课题组在SnO2催化化学领域做了大量系统的工作,将SnO2基催化材料用于多种环保和能源反应.发现通过其它阳离子Fe3+,Cr3+,Ta5+,Ce4+和Nb5+等的掺杂,替换晶格中部分Sn4+形成金红石型SnO2固溶体结构,可显著提高催化剂氧物种的流动性、活性和本身的热稳定性.本文采用胶体晶体模板法制备出了Ce4+,Mn3+和Cu2+离子掺杂的SnO2三维有序大孔固溶体催化剂用于松散接触条件下的碳烟催化燃烧.采用SEM,TEM,XRD,STEM-mapping,O2-TPD和XPS等手段对催化剂进行表征,研究其碳烟催化燃烧性能.SEM和TEM结果表明已成功合成三维有序大孔结构样品.XRD,Raman和STEM-mapping结果表明,Ce4+,Mn3+和Cu2+离子均进入四方金红石型SnO2晶格形成固溶体结构.另外,Raman,H2-TPR,XPS和O2-TPD等结果发现上述离子掺杂三维大孔SnO2后,催化剂表面形成了更活泼、丰富的氧物种,有利于碳烟颗粒燃烧.其中3DOM-Cu1Sn9催化剂具有最丰富的活泼氧中心,因此表现出最高的活性.     

铂纳米颗粒增强MnO2纳米棒对CO和挥发性有机化合物的氧化活性

通过水热法合成了纯相的α-MnO2和δ-MnO2纳米棒,并利用溶胶固定化工艺制备了负载铂纳米颗粒的Pt/MnO2材料.通过透射电镜(TEM),X射线粉末衍射(XRD),扫描电镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),N2吸附-脱附和H2程序升温还原(H2-TPR)技术研究了样品的微观结构和吸附活性位,探查了CO和挥发性有机化合物(VOCs)(苯和甲苯)在催化剂上的催化发光(CTL)性质.结果表明:铂颗粒在α-MnO2和δ-MnO2载体上以高分散状态存在,负载过程不会影响α-MnO2纳米棒的晶相结构,但会导致δ-MnO2纳米棒产生结构变化.经XPS证实不是Pt与其发生了反应.α-和δ-MnO2纳米棒对CO、苯和甲苯的催化氧化都具有很高的活性,δ-MnO2的活性略高于α-MnO2相.虽然N2吸附-脱附实验结果证实Pt负载会导致MnO2纳米棒比表面积的下降,但H2-TPR结果显示Pt和MnO2之间会产生强烈的相互作用,显著增强其催化活性,且Pt/δ-MnO2活性高于Pt/α-MnO2.催化氧化发光研究表明,这四种催化剂活性顺序是α-MnO2≤δ-MnO2相似文献   

Co3O4纳米催化剂催化CO的形貌效应：合成过程和催化活性

通过催化剂将CO转化为无毒气体仍然是目前减少CO污染的主要手段.随着纳米技术的快速发展,纳米催化剂因其在催化反应中呈现出的独特结构效应（如形貌效应、尺寸效应等）而受到人们的广泛关注.已有大量研究表明,纳米Co3O4作为一种非贵金属氧化物催化剂具有强烈的催化形貌效应,展现出优异的CO低温催化活性.因此,通过合理的设计来调控催化剂粒子的形貌,从而进一步改善催化剂的性能已成为近年来催化剂领域的重要研究方向.对于Co3O4纳米催化剂的可控制备,水热法具有反应温和、操作简便和产品形貌易控等特点.早期的研究主要围绕于Co3O4形貌的可控合成以及不同形貌Co3O4催化剂对其催化活性产生的影响,较少有对其形貌形成机制的报道.特别是在水热反应中,系统研究各反应参数对催化剂各异形貌的形成影响鲜有报道.
　　本文在前人的研究基础上,重点研究了水热反应过程中各主要反应参数对产品形貌控制的影响,绘制了一副不同形貌Co3O4材料的合成过程图,并研究了Co3O4纳米催化剂催化CO氧化的形貌效应.通过水热法先成功合成了三种不同形貌(纳米棒、纳米片和纳米立方)的碱式碳酸钴纳米粒子,然后将其焙烧得到了Co3O4纳米粒子.采用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM), X射线粉末衍射仪(XRD),程序升温还原(H2-TPR和CO-TPR),氮气吸附-脱附比表面积测试(BET),氧气程序升温脱附(O2-TPD), X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了不同反应参数对纳米碱式碳酸钴前驱体形貌形成的作用和各异形貌Co3O4纳米粒子在催化CO氧化反应中催化性能的差异及原因.
　　结果表明, Co3O4较好地继承了碱式碳酸钴的形貌,在较低温度条件下(≤140°C),钴源(CoCl2或Co(NO3)2)是影响前驱体形貌的关键因素,反应时间只对粒子的尺寸产生较大影响.低温下, CoCl2作为钴源易诱导生产纳米棒状碱式碳酸钴,而Co(NO3)2则有利于纳米片状生成.当温度高于140°C后,无论何种钴源,最终均制得纳米立方体.表面活性剂CTAB对前驱体的均一性和粒子的分散性产生重要影响,加入CTAB后得到的产品尺寸更均一,形貌更加规整.对比于其他两种形貌的样品, Co3O4纳米片显示出更好的CO催化氧化活性.
　　 XPS结果表明,各形貌Co3O4纳米材料的表面组成存在明显差异,活性物种Co3+含量的不同是影响催化活性差异的重要原因. Co3O4纳米片具有更多的Co3+活性位,立方纳米Co3O4表面吸附氧含量较高, Co3O4纳米棒则暴露出相对更多的Co2+.因此,在三种形貌催化剂上CO氧化反应中, Co3O4纳米片表现出最优的催化活性,纳米立方次之,而纳米棒最差. H2-TPR, CO-TPR和O2-TPD等结果也表明, Co3O4纳米片拥有更强的还原性能和脱附氧能力,其次是纳米立方Co3O4.这与XPS结果一致,证实了不同形貌Co3O4纳米催化剂上暴露活性位的数量和表面氧物种的不同是造成彼此间催化CO氧化活性差异的重要原因.此外,通过稳定性测试发现Co3O4纳米片具有较高的催化稳定性,在水蒸气存在的情况下Co3O4纳米片逐渐失活,但随后在干燥条件下其催化活性又逐渐得到恢复.     

CeO2纳米管负载Pd纳米颗粒催化CO低温氧化

高效负载型Pd催化剂的制备及其在CO低温氧化反应中的机理探究是近年来的研究热点.普遍认为,Pd催化剂上的CO氧化反应遵循Langmuir-Hinshelwood机理:首先,CO吸附于Pd物种表面;然后,CO与催化剂表面的晶格氧发生反应转化为CO2,反应发生在金属-载体界面.另外,高分散的Pd活性物种有利于CO氧化反应.同时载体的形貌、暴露的晶面、氧空位以及孔结构等都是影响催化剂活性的重要因素.CeO2纳米管具有独特的管状特征和较高的比表面积,是一种潜在的CO低温氧化催化剂载体.本文利用乙醇还原法,以CeO2纳米管为载体,制备不同Pd含量的Pd/CeO2-nanotube纳米催化剂,并利用N2吸附脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、CO程序升温脱附(CO-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,探索纳米催化剂载体形貌对CO氧化反应活性的影响.氮气吸脱附结果表明,Pd/CeO2-nanotube具有较高的比表面积(58.0 m2/g),且存在介孔结构.XRD表征发现,Pd/CeO2-nanotube的衍射峰对应立方萤石型结构的CeO2的(111),(200),(220),(311)等品面.TEM结果表明,Pd/CeO2-nanotube具有均匀的纳米管形貌,其外径为40-60 nm,Pd纳米颗粒均匀分散在其表面.CO-TPD结果表明,Pd/CeO2-nanotube在1 10℃附近具有很强的脱附峰,在370℃和600℃附近分别具有较宽和较弱的脱附峰,这表明该催化剂具有较多的吸附位,且具有很强的CO吸附能力;CO不可逆吸附量计算结果表明,该催化剂上的Pd具有很高的表面分散度(23.3％),Pd颗粒尺寸为7.3 nm.XPS表征显示,Pd以pd2+的形式分散于CeO2纳米管的表面,且与载体发生相互作用,存在Pd-O-Ce键;同时该催化剂表面存在丰富的Ce3+,为反应提供更多的氧空位.0.9Pd/CeO2-nanotube纳米催化剂在CO氧化反应中表现出优良的活性,能在100℃实现CO的完全转化;通过计算发现,该催化剂具有较高的TOF值(0.63 s-1),由Arrhenius 曲线可得到该催化剂的活化能为26.5 kJ/mol.综上可见:金属活性组分的尺寸和分散度、载体的结构特征、CO吸附能力以及金属-载体间的相互作用决定催化剂的性能.Pd/CeO2-nanotube的高比表面积有利于Pd的分散;其强CO吸附能力有利于CO吸附于Pd物种表面;催化剂表面丰富的Ce3+能为反应提供更多的氧空位,Pd-O-Ce键的形成能增强金属-载体间的相互作用,有利于CO与催化剂表面品格氧发生反应.同时催化剂介孔结构有利于反应气体和产物气体的吸附和扩散,因此,Pd/CeO2-nanotube纳米催化剂在CO氧化反应中表现出优良的活性.     

不同制备方法对氧化铈结构及甲苯催化燃烧性能的影响

采用溶胶-凝胶-超临界干燥法、水热法及共沉淀法分别合成了氧化钵气凝胶(CeO_2-A)、纳米棒(CeO_2-R)和纳米片(CeO_2-F)。考察了不同形貌氧化钵的催化燃烧甲苯性能,通过多种方法分析表征了氧化钵样品的微观结构,讨论了不同方法制得的CeO_2形貌结构对催化性能的影响。结果表明,CeO_2-R和CeO_2-F比表面积较低,并且仅暴露(111)晶面,催化燃烧甲苯活性较低。CeO_2-A具有高比表面积和丰富的孔道结构,有利于反应物分子的吸附,而且同时暴露(100)和(111)两种活性晶面,增加了氧空位浓度(O_(sur)/O_(latt)=0.25)。此外,CeO_2-A由于表面晶格氧移动性较强,有利于Ce~(3+)/Ce~(4+)氧化还原的循环,加快甲苯深度氧化反应的进行。因此,CeO_2-A具有更加优异的催化燃烧甲苯活性,t_(50)和t_(90)分别为223和239℃,这主要归因于其大比表面积、高暴露活性晶面以及强晶格氧迁移性。     

甲苯和一氧化碳氧化用介孔LaFeO3催化剂（英文）

以KIT-6和二氧化硅纳米球为硬模板制备了比表面积分别为138和65 m2/g的正交相蠕虫状介孔LaFeO3催化剂LFO-1和LFO-2.在空速为20000 mL/(g劒h)的条件下,LFO-1样品显示出最高的催化活性:对于CO氧化反应,T50%和T90%分别为155和180 oC;对于甲苯氧化反应,T50%和T90%分别为200和253 oC.该样品优异的催化性能与它具有较大的比表面积、较高的氧吸附物种浓度、较好的低温还原性以及良好的蠕虫状介孔结构有关.     

CO在纳米CeO2负载的Pd-Cu催化剂上的低温催化氧化

用溶胶-凝胶法制得了平均晶粒度为15nm的CeO2粉体,并用浸渍法制备了Pd-Cu/纳米CeO2催化剂;通过XRD、SEM和HRTEM等表征手段研究了纳米CeO2粉体和Pd-Cu/纳米CeO2催化剂的性能;考察了催化剂对CO的低温催化氧化活性.结果表明纳米CeO2粉体负载的Pd-Cu催化剂对CO的低温催化氧化活性明显优于一般CeO2颗粒负载的Pd-Cu催化剂,其CO完全氧化的最低温度比Pd-Cu/热分解法CeO2催化剂低约70℃,比Pd-Cu/工业CeO2催化剂低约130℃.因此,纳米CeO2粉体作载体可极大地提高Pd-Cu催化剂的CO氧化性能.     

静电纺丝-碱热法制备高活性由纳米片组装的TiO2纳米纤维（英文）

半导体光催化有望解决日益严峻的环境污染与能源危机,因而得到广泛重视.纳米TiO2因为其强的氧化能力和良好的(光)化学稳定性与生物相容性,成为了最受欢迎的半导体光催化材料.到目前为止,材料科学家们制备了多种形貌的TiO2光催化材料,如纳米棒(线)、纳米片和空心微球等.作为染料太阳能电池的光阳极材料,小颗粒尺寸的纳米TiO2具有大的比表面积,有利于敏化剂的吸附,从而增强太阳能电池的光电转换性能.但是尺寸太小的TiO2颗粒不利于光散射,导致入射的太阳光直接穿透光阳极薄膜而不利于吸收和利用太阳光.为了解决敏化剂吸附和增强光散射这对矛盾,本文设计制备了由纳米片组装的TiO2纳米纤维:(1)首先通过静电纺丝法制备TiO2纳米纤维前躯体;(2)将TiO2纳米纤维前驱体在500°C焙烧,去除有机物,得到晶化度良好的由纳米颗粒组装的TiO2纳米纤维;(3)将TiO2纳米纤维进行NaOH碱热处理,使TiO2纳米颗粒转化成钛酸盐纳米片,然后经历酸洗和焙烧,得到由纳米片组装的TiO2纳米纤维.染料敏化太阳能电池的性能测试结果显示,碱热2.5 h所得TiO2样品的光阳极薄膜的光电转化效率提升了2.3倍;同时,利用丙酮光催化分解的活性来评价纳米纤维的光催化活性,发现碱热2.5 h所得纳米纤维上光催化降解丙酮的活性提升了3.1倍.结构表征结果显示,随着碱热时间的延长,从纤维表面生长出来的纳米片逐渐变长,催化剂的比表面积和孔容不断增加.大的比表面积有利于底物的吸附,纳米片结构有利于增强光散射,通过延长光程增强对光的利用效率,从而提升纳米纤维的光活性.光电流测试的结果显示,与碱热前的TiO2纳米纤维相比,碱热后的TiO2纳米纤维光电流显著增强,这是由于纳米片结构减小了扩散距离,有利于光生载流子快速转移到催化剂表面,引发丙酮的光催化氧化.     

Co_3O_4纳米催化剂催化CO的形貌效应:合成过程和催化活性（英文）

通过催化剂将CO转化为无毒气体仍然是目前减少CO污染的主要手段.随着纳米技术的快速发展,纳米催化剂因其在催化反应中呈现出的独特结构效应(如形貌效应、尺寸效应等)而受到人们的广泛关注.已有大量研究表明,纳米Co_3O_4作为一种非贵金属氧化物催化剂具有强烈的催化形貌效应,展现出优异的CO低温催化活性.因此,通过合理的设计来调控催化剂粒子的形貌,从而进一步改善催化剂的性能已成为近年来催化剂领域的重要研究方向.对于Co_3O_4纳米催化剂的可控制备,水热法具有反应温和、操作简便和产品形貌易控等特点.早期的研究主要围绕于Co_3O_4形貌的可控合成以及不同形貌Co_3O_4催化剂对其催化活性产生的影响,较少有对其形貌形成机制的报道.特别是在水热反应中,系统研究各反应参数对催化剂各异形貌的形成影响鲜有报道.本文在前人的研究基础上,重点研究了水热反应过程中各主要反应参数对产品形貌控制的影响,绘制了一副不同形貌Co_3O_4材料的合成过程图,并研究了Co_3O_4纳米催化剂催化CO氧化的形貌效应.通过水热法先成功合成了三种不同形貌(纳米棒、纳米片和纳米立方)的碱式碳酸钴纳米粒子,然后将其焙烧得到了Co_3O_4纳米粒子.采用扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),X射线粉末衍射仪(XRD),程序升温还原(H_2-TPR和CO-TPR),氮气吸附-脱附比表面积测试(BET),氧气程序升温脱附(O2-TPD),X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了不同反应参数对纳米碱式碳酸钴前驱体形貌形成的作用和各异形貌Co_3O_4纳米粒子在催化CO氧化反应中催化性能的差异及原因.结果表明,Co_3O_4较好地继承了碱式碳酸钴的形貌,在较低温度条件下(≤140°C),钴源(CoCl_2或Co(NO3)2)是影响前驱体形貌的关键因素,反应时间只对粒子的尺寸产生较大影响.低温下,CoCl_2作为钴源易诱导生产纳米棒状碱式碳酸钴,而Co(NO3)2则有利于纳米片状生成.当温度高于140°C后,无论何种钴源,最终均制得纳米立方体.表面活性剂CTAB对前驱体的均一性和粒子的分散性产生重要影响,加入CTAB后得到的产品尺寸更均一,形貌更加规整.对比于其他两种形貌的样品,Co_3O_4纳米片显示出更好的CO催化氧化活性.XPS结果表明,各形貌Co_3O_4纳米材料的表面组成存在明显差异,活性物种Co~(3+)含量的不同是影响催化活性差异的重要原因.Co2+3O4纳米片具有更多的Co~(3+)活性位,立方纳米Co_3O_4表面吸附氧含量较高,Co_3O_4纳米棒则暴露出相对更多的Co.因此,在三种形貌催化剂上CO氧化反应中,Co_3O_4纳米片表现出最优的催化活性,纳米立方次之,而纳米棒最差.H2-TPR,CO-TPR和O2-TPD等结果也表明,Co_3O_4纳米片拥有更强的还原性能和脱附氧能力,其次是纳米立方Co_3O_4.这与XPS结果一致,证实了不同形貌Co_3O_4纳米催化剂上暴露活性位的数量和表面氧物种的不同是造成彼此间催化CO氧化活性差异的重要原因.此外,通过稳定性测试发现Co_3O_4纳米片具有较高的催化稳定性,在水蒸气存在的情况下Co_3O_4纳米片逐渐失活,但随后在干燥条件下其催化活性又逐渐得到恢复.     

金催化一氧化碳氧化反应中锌锡复合氧化物的载体效应

氧化物负载的纳米金催化剂对CO氧化反应具有极高的活性,这不仅依赖于金的结构特性,也取决于氧化物载体的结构.近年来,除了氧化硅、氧化铝等惰性载体以及氧化钛、氧化铈、氧化铁等可还原性载体外,人们还致力于探索各类新型氧化物载体.另一方面,锡酸锌是具有反尖晶石结构的化合物,并且在透明导电氧化物、锂离子电池阳极材料、光电转换装置以及传感器等方面应用广泛.然而,迄今为止,锡酸锌仍未被用于负载纳米金催化剂,因此相关的构效关系作用研究也十分有限.基于此,本文采用氮气吸附-脱附实验、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和高分辨电镜(HRTEM)、高角环形暗场像-扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)、X射线吸收精细结构谱(XAFS)和氢气程序升温脱附(H2-TPD)等手段,系统研究了锡酸锌负载的纳米金催化剂在CO氧化反应中催化性能差异的原因.首先,利用水热法制备了锡酸锌(ZTO)载体,而其织构性质可由碱(N2H4·H2O)与金属离子(Zn2+)的比例在4/1(ZTO_1)、8/1(ZTO_2)和16/1(ZTO_3)之间进行调节.结果发现, ZTO_2具有最大的孔体积(0.223 cm3/g)和最窄的孔径分布.再采用沉积沉淀法将0.7 wt% Au负载于其上,得到金-锡酸锌(Au_ZTO)催化剂. ICP-AES测得样品中Au含量在0.57-0.59 wt%,与投料比接近. CO氧化反应结果显示, Au_ZTO_1和Au_ZTO_2的表观活化能相同,但后者的活性更高;而Au_ZTO_3在220°C以下没有活性,催化性能最差,与纯锡酸锌载体相当. XRD结果显示,反应过程中ZTO晶相、晶胞参数及晶粒尺寸变化不明显; TEM和HRTEM分析表明,载体ZTO在反应前后均为多面体形貌,平均颗粒尺寸在12-16 nm; XPS结果验证了Zn2+和Sn4+离子是新鲜和反应后样品中载体金属的存在形式; HAADF-STEM探测到所有样品中均含有1-2 nm的Au粒子; XAFS结果表明, Au以Au0形式存在,并且在Au_ZTO_3中Au平均粒径大于4 nm,而其它两样品约为2 nm. H2-TPR结果表明,金的引入对ZTO载体耗氢量影响不大,但还原峰温度向低温移动;金属-载体相互作用强弱与催化活性高低具有正相关性,即Au_ZTO_2> Au_ZTO_1>> Au_ZTO_3.这是由于不同织构性质的锡酸锌载体对于纳米金活性物种的稳定作用不同所致,具有最大孔体积和最窄孔径分布的ZTO_2负载的金纳米颗粒表现出最高活性.     

SnO2基固溶体用于甲烷深度氧化：X射线衍射外推法测定 SnO2晶格容量

CH4和 CO是两种主要的温室效应气体和空气污染物,催化氧化是最有效的消除 CH4和 CO的方法.研发不含贵金属的金属氧化物催化剂或者减少催化剂中贵金属用量为该领域研究热点. SnO2是一种重要的宽禁带 n型半导体材料,广泛应用于气敏器件、锂离子电池以及光电设备. SnO2表面富含活泼的缺位氧且具有良好的热稳定性,因此其在催化方面的性能近年来逐渐受到人们关注.在过去的5年中,本团队深入研究了 SnO2材料在空气污染治理和绿色能源生产等领域的应用及其催化性质.发现通过其它阳离子如 Fe3+, Cr3+, Ta5+, Ce4+和Nb5+等的掺杂,替换晶格中部分 Sn4+,形成金红石型 SnO2固溶体结构,显著提高了催化剂氧物种的流动性、活性和催化剂本身的热稳定性.固溶体材料是一类重要的催化剂,受到广泛关注.一个典型的例子是铈锆固溶体,其作为储氧材料已广泛应用于汽车尾气净化器.形成固溶体结构后,氧化铈的储氧能力和热稳定性得到显著提高.为有效形成固溶体,两个阳离子需要具有相似的离子半径和电负性.以往,人们基于结构中金属阳离子和氧阴离子的离子半径提出了容忍因子的判别方法,以此来判断固溶体是否能有效形成及所生成固溶体的稳定性.我们在前期工作中,以 Sn-Nb固溶体为例,提出了简单的X射线衍射(XRD)外推法来计算固溶体晶格容量,即形成稳定固溶体时客体阳离子取代主体晶格阳离子的最大值.作为延续工作,本文采用共沉淀法制备了一系列 Sn/M (M = Mn, Zr, Ti, Pb)摩尔比为9/1的 SnO2基催化剂,并用于 CH4和 CO催化氧化.结果表明, Mn3+, Zr4+, Ti4+和 Pb4+均可以掺杂进四方金红石型 SnO2晶格中,形成稳定的固溶体结构.其中 Sn-Mn-O固溶体表现出最高活性.为了深入研究 Mn2O3在 SnO2中的晶格容量及最优催化剂配比,采用共沉淀法制备了一系列不同 Sn/Mn摩尔比的样品,采用 XRD, N2-BET, H2-TPR, SEM和XPS等手段对其物理化学性能进行了表征,并考察了对 CH4的催化氧化性能.通过 XRD外推法测定了 Mn3+离子在 SnO2中的晶格容量为0.135 g Mn2O3/g SnO2,相当于 Sn/Mn摩尔比为79/21.这表明形成稳定的固溶体后, SnO2晶格中最多只有21% Sn4+可以被 Mn3+替代;当 Mn3+含量超过晶格容量时,过量的 Mn3+在催化剂表面形成 Mn2O3,对催化剂活性不利.类似于 Sn-Nb-O固溶体,在 Sn-Mn-O催化剂体系中亦观察到明显的晶格容量效应.纯相的 Sn-Mn-O固溶体比含过量 Mn2O3晶相的 Sn-Mn-O催化剂具有更高活性.     

负载Pd密偶催化剂的载体效应

采用尿素水解法或吸附沉淀法制备了金属氧化物载体,并用浸渍法负载0.5%Pd制得了Pd/Sn0.4Zr0.6O2,Pd/ZrO2,Pd/SnO2,Pd/SnO2-Al2O3和Pd/Al2O3催化剂.采用原位漫反射红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱和程序升温还原等方法对催化剂结构进行了表征,探讨了不同载体对表面PdOx物种化学吸附性质和氧化还原性能的影响,并与样品的丙烷氧化活性相关联.漫反射红外光谱表明,在Pd/SnO2-Al2O3中,Sn对Al2O3表面的Pd原子簇起到稀释作用,促进了Pd的分散,使得其CO线式吸附强度明显高于Pd/Al2O3,但Pd过高的分散度不仅减少了表面Pd-PdO活性位对的数目,而且使反应中间物种Pd-OH之间脱水困难,因而阻塞了活性位,降低了其循环氧化还原活性;而在Sn0.4Zr0.6O2复合氧化物载体中,SnO2有效地阻止了四方晶相ZrO2向稳态单斜晶相转变,且复合载体的比表面积较ZrO2和SnO2有所增加,其表面PdOx物种的分散度适中.此外,Sn0.4Zr0.6O2复合氧化物负载的Pd的价态介于Pd0与Pd2 之间,表面氧空位较多,促进了丙烷中C-H键的活化,使比表面积较低的Pd/Sn0.4Zr0.6O2具有最好的催化丙烷氧化能力,相反比表面积较高的Pd/SnO2-Al2O3活性很差,说明分散度适中且具有较低氧化态的PdOx(0相似文献   

CO oxidation on nanostructured SnO(x)/Pt(111) surfaces: unique properties of reduced SnO(x)

We have investigated surface CO oxidation on "inverse catalysts" composed of SnO(x) nanostructures supported on Pt(111) using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), low-energy ion scattering spectroscopy (LEISS) and temperature-programmed desorption (TPD). Nanostructures of SnO(x) were prepared by depositing Sn on Pt(111) pre-covered by NO(2) layers at low temperatures. XPS data show that the SnO(x) nanoparticles are highly reduced with Sn(II)O being the dominant oxide species, but the relative concentration of Sn(II) in the SnO(x) nanoparticles decreases with increasing Sn coverage. We find that the most active SnO(x)/Pt(111) surface for CO oxidation has smallest SnO(x) coverage. Increasing the surface coverage of SnO(x) reduces CO oxidation activity and eventually suppresses it altogether. The study suggests that reduced Sn(II)O, rather than Sn(IV)O(2), is responsible for surface CO oxidation. The occurrence of a non-CO oxidation reaction path involving reduced Sn(II)O species at higher SnO(x) coverages accounts for the decreased CO oxidation activity. From these results, we conclude that the efficacy of CO oxidation is strongly dependent on the availability of reduced tin oxide sites at the Pt-SnO(x) interface, as well as unique chemical properties of the SnO(x) nanoparticles.     

Water Oxidation with Molecularly Defined Iridium Complexes: Insights into Homogeneous versus Heterogeneous Catalysis

Molecularly defined Ir complexes and different samples of supported IrO₂ nanoparticles have been tested and compared in the catalytic water oxidation with cerium ammonium nitrate (CAN) as the oxidant. By comparing the activity of nano‐scaled supported IrO₂ particles to the one of organometallic complexes it is shown that the overall activity of the homogeneous Ir precursors is defined by both the formation of the homogeneous active species and its conversion to Ir^IV ‐ oxo nanoparticles. In the first phase of the reaction the activity is dominated by the homogeneous active species. With increasing reaction time, the influence of nano‐sized Ir ‐ oxo particles becomes more evident. Notably, the different conversion rates of the homogeneous precursor into the active species as well as the conversion into Ir‐oxo nanoparticles and the different particle sizes have a significant influence on the overall activity. In addition to the homogeneous systems, IrO₂@MCM‐41 has also been synthesized, which contains stabilized nanoparticles of between 1 and 3 nm in size. This latter system shows a similar activity to IrCl₃ ? xH₂O and complexes 4 and 5 . Mechanistic insights were obtained by in situ X‐ray absorption spectroscopy and scanning transmission electron microscopy.     

Synthesis and characterization of Nano titania particles embedded in mesoporous silica with both high photocatalytic activity and adsorption capability

TiO(2)-xSiO(2) composites with a high specific surface area (up to 645 m(2)/g), large pore volume, and narrow distribution with average pore sizes ranging from 15 to 20 A have been synthesized by the sol-gel method. The results of characterization by XRD, BET, TEM, FTIR, and DRUV reveal that these TiO(2)-xSiO(2) composites exhibit a core/shell structure of a nano titania/Ti-O-Si species modified titania embedded in mesoporous silica. As compared to pure anatase, the embedding of nano titania particles into the mesoporous silica matrix results in a substantial blue shift of absorption edge from 3.2 to 3.54 eV and higher UV absorption intensity, which are attributed to the formation of the Ti-O-Si species modified titania in the interface between titania and silica. The as-synthesized TiO(2)-xSiO(2) composites exhibit both much higher absorption capability of organic pollutants and better photocatalytic activity for the photooxidation of benzene than pure titania. The better photocatalytic activity of as-synthesized TiO(2)-xSiO(2) composites than pure titania is attributed to their high surface area, higher UV absorption intensity, and easy diffusion of absorbed pollutants on the absorption sites to photogenerated oxidizing radicals on the photoactive sites.     

SnO2-TiO2复合颗粒的形态结构及其光催化活性

在气溶胶反应器中,利用TiCl4高温氧化反应制备超细TiO2,采用均匀沉淀法在TiO2表面沉积SnO2,制备SnO2-TiO2复合颗粒,应用TEM、EDS、XRD、BET比表面积测试等手段对粒子进行表征。以活性艳红X-3B溶液为处理对象,考察复合颗粒的光催化活性。结果表明SnO2-TiO2复合颗粒的光催化活性较纯气相合成超细TiO2有较大提高,SnO2最佳含量为15.3%,SnO2-TiO2复合颗粒光催化活性的提高归因于不同能级半导体之间光生载流子的输运和分离。     

SnO2的制备及催化臭氧氧化活性

采用沉淀法制备了SnO2催化剂,以SnO2催化臭氧氧化降解糖蜜酒精废水脱色为探针反应,对催化剂的活性进行了评价.采用X射线衍射、红外光谱及热分析(TG-DSC)等技术对催化剂进行表征,研究了沉淀剂及焙烧温度等制备参数对SnO2催化臭氧氧化活性的影响.结果表明,SnO2催化剂对臭氧氧化降解糖蜜酒精废水脱色具有较高的催化活性,反应60 min后,糖蜜酒精废水的脱色率从单独臭氧氧化的43.04%提高到60.24%.沉淀剂对SnO2催化剂的活性影响很大,其中以氨水为沉淀剂制备的SnO2催化剂去羟基化反应程度高,所制得的催化剂活性最大.催化剂适宜的焙烧温度为723 K.SnO2吸附吡啶的红外光谱表明,催化剂表面存在L酸中心.臭氧在SnO2表面吸附的红外光谱表明,通过臭氧的末端氧原子与表面羟基及L酸中心成键,生成的活性氧可氧化降解糖蜜酒精废水.     

The Enhanced Catalytic Performance and Stability of Ordered Mesoporous Carbon Supported Nano‐Gold with High Structural Integrity for Glycerol Oxidation

Ordered mesoporous carbon (OMC) supported gold nanoparticles of size 3–4 nm having uniform dispersion were synthesized by sol‐immobilization method. OMCs such as CMK‐3 and NCCR‐56 with high surface area and uniform pore size were obtained, respectively, using ordered mesoporous silicas such as SBA‐15 and IITM‐56 as hard templates, respectively. The resulting OMC supported monodispersed nano‐gold, i. e., Au/CMK‐3 and Au/NCCR‐56, exhibited excellent performance as mild‐oxidizing catalysts for oxidation of glycerol with high hydrothermal stability. Further, unlike activated carbon supported nano‐gold catalysts (Au/AC), the OMC supported nano‐gold catalysts, i. e., Au/CMK‐3 and Au/NCCR‐56, show no aggregation of active species even after recycling. Thus, in the case of Au/CMK‐3 and Au/NCCR‐56, both the fresh and regenerated catalysts showed excellent performane for the chosen reaction owing to an enhanced textural integrity of the catalysts and that with remarkable selectivity towards glyceric acid. The significance of the OMC supports in maintaining the dispersion of gold nanoparticles is explicit from this study, and that the activity of Au/AC catalyst is considerably decreased (～50 %) upon recycling as a result of agglomeration of the active gold nanoparticles over the disordered amorphous carbon matrix.     

SnO2-TiO2复合光催化剂的制备和性能

采用均匀沉淀法在超细TiO2表面包覆SnO2,制备出SnO2-TiO2复合光催化剂,并用EDS,XRD,TEM和BET比表面积测定等手段进行了表征.以活性艳红X-3B溶液为模拟废水,考察了SnO2-TiO2的光催化活性.结果表明,复合粒子由锐钛矿型TiO2和金红石型SnO2组成;与纯TiO2相比,SnO2-TiO2的光催化活性有较大提高,SnO2最佳包覆量为18.4%.复合光催化剂活性的提高归因于不同能级半导体之间光生载流子的输运和分离.