多孔AuPd催化剂的制备及在甲酸制氢中的应用

利用氢泡动力学模板制备的AuPd泡沫在室温下对甲酸催化分解制氢具有很高的催化活性。三维多孔AuPd泡沫薄膜是由纳米枝晶构成的。高催化活性是由于纳米枝晶中存在大量的活性位点,如台阶、拐角、扭结和边缘,以及电子效应的影响。AuPd纳米泡沫膜催化剂除了具有较高的活性外,还具有很多优点。例如,在不需要有机添加剂和后处理的情况下,利用氢气泡模板在Ti衬底上可以快速地电沉积泡沫结构。将电沉积泡沫膜浸入HCOOH+HCOONa溶液中,氢气就产生,将电沉积膜拉出溶液,氢气就停止产生,氢气的生成容易受控制。催化剂易活化,活化过程只需将催化剂用水洗后、干燥或者在硫酸溶液中扫循环伏安即可。     

离子液体辅助合成AuPd纳米海绵及催化性能

在功能化离子液体氯化1-羟乙基-3-甲基咪唑([HEmim]Cl)辅助下, 在室温水溶液中一步快速合成了具有多孔海绵状结构的AuPd纳米材料. 通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 X射线能谱(EDX)和X射线衍射分析(XRD)等对该材料进行了表征. 结果表明, AuPd纳米海绵为合金结构, 由表面粗糙的纳米颗粒聚集熔接而成. 采用不同摩尔比(3∶1, 1∶1或1∶3)的前驱物HAuCl₄和Na₂PdCl₄均可制备出海绵状AuPd合金结构. 离子液体对AuPd纳米海绵状结构的形成起关键作用. 在对硝基苯酚还原反应中, 不同组成的AuPd纳米海绵均表现出比商用Pd/C催化剂更优异的性能. 其中, Au₁Pd₃纳米海绵具有最高的催化活性, 反应在98 s内即可完成, 反应速率常数为0.0143 s ^-1, 是商用Pd/C的2.3倍. 该方法也可用于制备其它双金属(如PdCu, PtCu等)和多金属纳米海绵.     

四氧化三钴负载金钯纳米催化剂催化消除甲苯和邻二甲苯

挥发性有机物(VOCs,例如甲苯和二甲苯)不仅危害人身健康,而且对大气环境造成严重污染.由于去除效率高、无二次污染以及耗能低等优点,催化氧化法被认为是消除VOCs的有效方法之一.该方法的关键是高效催化剂的研发.由于具有良好的低温催化氧化性能,过渡金属氧化物负载的贵金属催化剂备受关注.相比于单组分贵金属负载型催化剂,双组分贵金属负载型催化剂的催化活性、水热稳定性能和抗硫中毒性能均有显著提高.本文采用熔融盐法和聚乙烯醇保护的硼氢化钠还原法制备了八面体状Co3O4负载的AuPd(x(AuPdy)/Co3O4;AuPd负载量x=(0.18,0.47,0.97)wt%;Pd/Au摩尔比y=1.85,1.93,1.92)合金纳米催化剂.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射、氢气程序升温还原、氧气程序升温脱附和X射线光电子衍射等技术对催化剂物化性质进行了表征.利用固定床微型反应器评价了催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应的催化性能.研究结果表明,采用熔融盐法制得的Co3O4具有规整八面体形貌,棱长约为300 nm.AuPd合金纳米粒子均匀分布在Co3O4表面,粒径为2.7–3.2 nm.在所得催化剂中,0.96(AuPd1.92)/Co3O4催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应表现出较高的催化活性.在空速为40000 mL/(g·h)时,甲苯和邻二甲苯转化率达到90%所需的温度分别为180和187 oC.我们认为0.96(AuPd1.92)/Co3O4催化剂较为优异的催化性能与AuPd纳米粒子和Co3O4之间的强相互作用和较高的吸附氧浓度有关.     

氮化碳负载AuPd纳米催化剂甲酸分解制氢性能

以氮化碳为载体,采用液相还原的方法制备了不同AuPd比例的Au_xPd_(1-x)/CN催化剂,并将催化剂用于甲酸分解反应中,研究其催化制氢性能。通过X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线光电子能谱(XPS)等方法对催化剂的结构进行了表征。结果表明,催化剂呈片状结构,Au、Pd纳米粒子形成了AuPd合金,并均匀地分散在氮化碳载体上,粒径大小约为2.4 nm。在348 K,FA∶SF=1∶5的反应条件下,Au_(0.25)Pd_(0.75)/CN表现了最佳的催化性能,初始转化频率达397 h~(-1)。AuPd纳米粒子与氮化碳载体之间的相互作用,AuPd的比例、载体的性质和高分散的AuPd纳米粒子有助于提高催化剂的催化性能。     

AgPd泡沫催化剂的制备及分解甲酸析氢性能研究

在室温条件下采用异相催化剂催化甲酸分解制备氢气受到研究者们的极大兴趣。本研究中,由枝晶构成的三维(3D)多孔AgPd泡沫对甲酸分解析氢具有高催化活性。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、投射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对三维多孔AgPd合金泡沫膜的形貌和结构特征进行了表征。这种高活性是由于该泡沫具有大量的活性位点,如台阶、拐角、扭结和边缘等特殊结构。除了高催化活性以外,这种合金泡沫可采用氢气泡模板法在5分钟之内快速沉积在Ti基底上,无需其他有机物的加入,制得的AgPd合金泡沫无需后处理,可以直接用来分解甲酸制氢。这种催化剂可随时控制氢气的产生,只需将合金泡沫从HCOOH+NaCOOH的混合溶液中拉出或者浸入即可。这种泡沫催化剂在水中清洗、晾干或者在H_2SO_4中扫CV就可以活化。     

ITO上AuPd合金和Au阵列图案的制备及电催化活性的SECM表征

利用电化学湿法印章技术在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备AuPd合金和Au的双组分阵列图案.采用具有微浮雕图案的琼脂糖印章存储足够多的溶液,并通过控制电沉积的时间来控制图案厚度.应用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),X射线能谱分析(EDX)和原子力显微镜(AFM)分别对ITO表面上的AuPd合金和Au的形貌和组分进行表征,并通过循环伏安(CV)技术和扫描电化学显微镜(SECM)研究比较了Au和AuPd合金的催化活性.利用扫描电化学显微镜(SECM)的针尖产生-基底收集(TG-SC)模式和氧化还原竞争(RC)模式,发现Au电极对二茂铁甲醇氧化物(FcMeOH+)电催化还原能力高于AuPd合金电极,而在AuPd合金上催化还原H2O2的能力显著高于Au.     

苯甲醇氧化制苯甲酸钠反应中金钯双金属催化剂的协同效应

研究了不同Au/Pd摩尔比的AuPd/CeO2双金属催化剂在苯甲醇氧化制苯甲酸及其钠盐反应中的催化活性,利用XRD,UV-Vis DRS,TEM和XPS等手段对催化剂的结构进行了系统考察.结果表明,Au-Pd纳米颗粒以合金形式分散在CeO2载体上,不同Au/Pd摩尔比会影响催化剂表面活性物种的粒径大小和尺寸分布,并改变催化剂表面物种的组成.Au-Pd之间的电子效应和协同效应显著影响其催化活性.当Au/Pd摩尔比为3时催化剂表现出最好的催化活性,苯甲酸产率可达92%.此外,双金属催化剂的催化活性显著优于单金属催化剂,主要归因于Au和Pd之间的协同效应.AuPd/CeO2催化剂还具有良好的稳定性,Au/Pd摩尔比为3的AuPd/CeO2催化剂使用7次后仍然具有较高的催化活性.     

AuPd和AgPd枝晶纳米催化剂催化甲酸分解制氢（英文）

由枝晶构成的AuPd和AgPd三维多孔泡沫薄膜在室温下分解甲酸制氢具有高催化活性。该高催化活性是由于纳米枝晶中存在大量的活性位点,如台阶、角、扭结、边缘以及合金间的电子效应。多孔泡沫膜除了具有较高的活性外,还具有其他优良的性能:在不需要有机添加剂的情况下,利用氢气泡模板法在Ti基板上可在5 min内快速沉积多孔泡沫催化剂,无需后处理便可用于催化甲酸分解制氢;通过将电沉积泡沫膜浸入或者拉出HCOOH+HCOONa溶液,可控制氢气的产生或停止;该泡沫催化剂通过去离子水清洗或者在H_2SO_4溶液中进行循环伏安扫描、干燥后就可活化重新使用。     

四氧化三钴负载金钯纳米催化剂催化消除甲苯和邻二甲苯（英文）

挥发性有机物(VOCs,例如甲苯和二甲苯)不仅危害人身健康,而且对大气环境造成严重污染.由于去除效率高、无二次污染以及耗能低等优点,催化氧化法被认为是消除VOCs的有效方法之一.该方法的关键是高效催化剂的研发.由于具有良好的低温催化氧化性能,过渡金属氧化物负载的贵金属催化剂备受关注.相比于单组分贵金属负载型催化剂,双组分贵金属负载型催化剂的催化活性、水热稳定性能和抗硫中毒性能均有显著提高.本文采用熔融盐法和聚乙烯醇保护的硼氢化钠还原法制备了八面体状Co_3O_4负载的AuPd(x(AuPd_y)/Co_3O_4;AuPd负载量x=(0.18,0.47,0.97)wt%;Pd/Au摩尔比y=1.85,1.93,1.92)合金纳米催化剂.采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、选区电子衍射、氢气程序升温还原、氧气程序升温脱附和X射线光电子衍射等技术对催化剂物化性质进行了表征.利用固定床微型反应器评价了催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应的催化性能.研究结果表明,采用熔融盐法制得的Co_3O_4具有规整八面体形貌,棱长约为300 nm.AuPd合金纳米粒子均匀分布在Co_3O_4表面,粒径为2.7-3.2 nm.在所得催化剂中,0.96(AuPd_(1.92))/Co_3O_4催化剂对甲苯和邻二甲苯完全氧化反应表现出较高的催化活性.在空速为40000 mL/(g·h)时,甲苯和邻二甲苯转化率达到90%所需的温度分别为180和187℃.我们认为0.96(AuPd_(1.92))/Co_3O_4催化剂较为优异的催化性能与AuPd纳米粒子和Co_3O_4之间的强相互作用和较高的吸附氧浓度有关.     

AuPt合金泡沫膜的制备及其电催化性能研究

采用阴极共沉积氢气泡动态模板法成功地制备了AuPt合金薄膜,这种三维分级多孔结构是由连通的枝晶壁构成。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)分别对泡沫膜的形貌、物相、表面组成进行了表征。结果表明:由于多孔结构、电子效应和集合效应的影响,AuPt合金对甲酸的电催化氧化表现出高催化活性。     

苯甲醇氧化制苯甲酸钠反应中金钯双金属催化剂的协同效应

研究了不同Au/Pd摩尔比的AuPd/CeO2双金属催化剂在苯甲醇氧化制苯甲酸及其钠盐反应中的催化活性,利用XRD,UV-Vis DRS,TEM和XPS等手段对催化剂的结构进行了系统考察.结果表明,Au-Pd纳米颗粒以合金形式分散在CeO2载体上,不同Au/Pd摩尔比会影响催化剂表面活性物种的粒径大小和尺寸分布,并改变催化剂表面物种的组成.Au-Pd之间的电子效应和协同效应显著影响其催化活性.当Au/Pd摩尔比为3时催化剂表现出最好的催化活性,苯甲酸产率可达92%.此外,双金属催化剂的催化活性显著优于单金属催化剂,主要归因于Au和Pd之间的协同效应.AuPd/CeO2催化剂还具有良好的稳定性,Au/Pd摩尔比为3的AuPd/CeO2催化剂使用7次后仍然具有较高的催化活性.     

AuPd和AgPd枝晶纳米催化剂催化甲酸分解制氢

由枝晶构成的AuPd和AgPd三维多孔泡沫薄膜在室温下分解甲酸制氢具有高催化活性。该高催化活性是由于纳米枝晶中存在大量的活性位点,如台阶、角、扭结、边缘以及合金间的电子效应。多孔泡沫膜除了具有较高的活性外,还具有其他优良的性能：在不需要有机添加剂的情况下,利用氢气泡模板法在Ti基板上可在5 min内快速沉积多孔泡沫催化剂,无需后处理便可用于催化甲酸分解制氢;通过将电沉积泡沫膜浸入或者拉出HCOOH+HCOONa溶液,可控制氢气的产生或停止;该泡沫催化剂通过去离子水清洗或者在H₂SO₄溶液中进行循环伏安扫描、干燥后就可活化重新使用。     

ITO上AuPd合金和Au阵列图案的制备及电催化活性的SECM表征

利用电化学湿法印章技术在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备AuPd合金和Au的双组分阵列图案. 采用具有微浮雕图案的琼脂糖印章存储足够多的溶液,并通过控制电沉积的时间来控制图案厚度. 应用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),X射线能谱分析(EDX)和原子力显微镜(AFM)分别对ITO表面上的AuPd合金和Au的形貌和组分进行表征,并通过循环伏安(CV)技术和扫描电化学显微镜(SECM)研究比较了Au和AuPd合金的催化活性. 利用扫描电化学显微镜(SECM)的针尖产生-基底收集(TG-SC)模式和氧化还原竞争(RC)模式,发现Au电极对二茂铁甲醇氧化物(FcMeOH⁺)电催化还原能力高于AuPd合金电极,而在AuPd合金上催化还原H₂O₂的能力显著高于Au.     

AuPd合金纳米粒子的电化学制备及其对乙醇氧化的催化性能

以氧化铟锡(ITO)透明导电膜玻璃为基底,电化学恒电位法制备AuPd合金纳米粒子.系统考察了AuPd纳米粒子的组成和不同制备条件对其结构和电催化性能的影响.运用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能量散射谱(EDX)、X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)和电化学方法进行表征.结果表明,制备的AuPd合金中Au:Pd元素比与投料比基本一致,纳米粒子分散均匀;AuPd合金纳米粒子对乙醇电氧化的催化活性和稳定性显著高于纯Pd纳米粒子.当沉积电位-0.3 V、Pd:Au=3:1时,Au1Pd3纳米粒子对乙醇电氧化表现出最高的催化活性和稳定性:其对乙醇氧化峰值电流密度是相同条件下制备的Pd纳米粒子的7.7倍,稳定测试1800 s时乙醇氧化的电流密度(1.05 mA cm~(-2))是Pd纳米粒子(0.02 mA cm~(-2))的52.5倍.     

热处理对甲醇电氧化催化剂PtRu/C性能的影响

采用非离子表面活性剂Triton X-100作为稳定剂制备了催化甲醇电氧化反应的PtRu/C催化剂, 研究了热处理温度对催化剂的组成、结构、形貌和活性的影响. 利用循环伏安法研究了PtRu/C催化剂催化甲醇电氧化的活性, 用热重和差热分析(TG-DTA)、X射线能量色散谱(EDX)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和透射电子显微镜(TEM)对PtRu/C催化剂进行了表征. 研究结果表明, 热处理对PtRu/C催化剂粒子的大小、分布和Pt的氧化态有重要的作用. 在350 ℃下热处理的催化剂显示了最好的催化甲醇电氧化的性能, 由Triton X-100作为稳定剂制备的PtRu/C催化剂最适宜的热处理温度是350 ℃.     

树枝状钯纳米结构的控制合成及硝基苯加氢反应的催化活性

以氯钯酸为前驱体, 苯甲醇为还原剂和溶剂, 十六烷基吡咯烷酮(PVP)为稳定剂, 在微波辐射下制备了分散均匀、形貌均一的树枝状钯纳米结构. 产物用透射电子显微镜(TEM), X射线粉末衍射(XRD), X射线光电子能谱(XPS)进行了表征, 表明所制备的Pd纳米颗粒呈树枝状, 形貌单一, 分散均匀, 是由许多近似圆形的小颗粒自组装而成的二级结构. 对树枝状钯催化硝基苯加氢反应进行探究, 表明树枝状钯的催化活性比市售的钯碳催化剂的催化活性高.     

PdAu合金泡沫膜的制备及其对乙醇的电催化活性（英文）

采用氢气泡动态模板电沉积法制备了三维多孔Au掺杂的Pd合金泡沫膜。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能量分散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对三维多孔PdAu合金泡沫膜的形貌和结构特征进行了表征。由于特殊的多孔结构和电子效应,Au掺杂的PdAu合金泡沫膜与单种多孔Pd膜相比,在碱性介质中对乙醇的电氧化具有高电催化活性。     

Al_2O_3掺杂SO_4~(2-)/SnO_2固体酸催化剂上的酯化和酯交换反应

用共沉淀法制备了一系列不同Al2O3掺杂量(0.5%-3.0%,摩尔分数)的SO24-/SnO2催化剂.采用N2吸附、热重(TG)分析、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射红外光谱(DRIFTS)、拉曼(Raman)光谱、魔角旋转固体核磁共振(27AlMASNMR)对催化剂的结构和织构性质进行了表征,用正丁胺电位滴定法测定了催化剂的酸量,并评价了这些催化剂对月桂酸与甲醇的酯化和三乙酸甘油酯与甲醇的酯交换反应性能.实验结果表明SO24-/SnO2催化剂中掺杂少量Al2O3能明显提高催化活性,这是由催化剂的酸性位增加而引起的,添加Al2O3的摩尔分数为1.0%的催化剂表现出最高的反应活性,在酯化反应中6h后月桂酸转化率高达92.7%,在酯交换反应中8h后三乙酸甘油酯转化率高达91.1%.     

Al2O3掺杂SO2-4/SnO2固体酸催化剂上的酯化和酯交换反应

用共沉淀法制备了一系列不同Al2O3掺杂量(0.5%-3.0%, 摩尔分数)的SO2-4/SnO2催化剂. 采用N2吸附、热重(TG)分析、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射红外光谱(DRIFTS)、拉曼(Raman)光谱、魔角旋转固体核磁共振(27Al MAS NMR)对催化剂的结构和织构性质进行了表征, 用正丁胺电位滴定法测定了催化剂的酸量, 并评价了这些催化剂对月桂酸与甲醇的酯化和三乙酸甘油酯与甲醇的酯交换反应性能. 实验结果表明SO2-4/SnO2催化剂中掺杂少量Al2O3能明显提高催化活性, 这是由催化剂的酸性位增加而引起的, 添加Al2O3的摩尔分数为1.0%的催化剂表现出最高的反应活性, 在酯化反应中6 h后月桂酸转化率高达92.7%, 在酯交换反应中8 h后三乙酸甘油酯转化率高达91.1%.     

PdAu合金泡沫膜的制备及其对乙醇的电催化活性（英文）

采用氢气泡动态模板电沉积法制备了三维多孔Au掺杂的Pd合金泡沫膜。采用场发射扫描电子显微镜(SEM)、能量分散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对三维多孔PdAu合金泡沫膜的形貌和结构特征进行了表征。由于特殊的多孔结构和电子效应,Au掺杂的PdAu合金泡沫膜与单种多孔Pd膜相比,在碱性介质中对乙醇的电氧化具有高电催化活性。