Pd/FeO_x催化剂动态生成Pd~(δ+)-Fe~(2+)界面高效催化逆水煤气变换反应（英文）

通过一系列原位、非原位表征,包括透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、程序升温解吸/还原/氧化(TPD/TPR/TPO)、X射线光电子能谱(XPS)等,系统地研究了Pd/FeO_x催化剂的逆水煤气变换反应(RWGS)。以Pd(acac)2为前驱体合成了高度分散的Pd/FeO_x催化剂,在400℃下,RWGS的CO_2转化率高达29%,CO选择性超过98%,在目前文献中报道的催化剂中处于领先水平。通过原位表征方法,我们进一步研究了Pd/SiO_2和Pd-Fe/SiO_2,并明确指出了Pd-FeO_x界面对促进RWGS反应的重要作用。准原位XPS实验进一步揭示了Pd/FeO_x界面上动态形成的Pd~(δ+)-Fe~(2+)物种是高效催化C=O离解的活性位点。因此,实验结果证明,反应过程中动态形成的Pd~(δ+)-Fe~(2+)界面可以显著提高RWGS的活性和选择性,对CO_2吸附、C=O解离和CO脱附都起到的促进作用。     

Au/CeO2催化剂上CO2选择加氢为CO反应及其中间物种研究

CO2的化学转化具有环境及科学双重研究意义.CO2具有很高的化学稳定性,加氢还原是一种有效的转化途径.其中将CO2选择性还原为CO,即逆水汽变换(RWGS)反应(CO2+H2→CO+H2O),具有重要的理论意义和应用价值:(1)CO作为合成气的重要原料,可以通过F-T合成生产更有价值的液体燃料;(2)H2可通过可再生能源电解水制取,实现了全过程的零排放碳循环利用.从热力学角度分析,RWGS反应是一个吸热反应,高温有利于平衡转化率的提高.从动力学角度,一个对正反应有活性的催化剂可同时催化逆反应进行.可还原性载体负载贵金属催化剂,如Pt/CeO2,Au/FeOx,Au/CeO2等,具有很好的低温WGS催化活性,但它们在RWGS反应上的研究较少.我们制备了CeO2负载纳米Au催化剂(HRTEM表征结果表明金高度分散于CeO2载体表面,粒径为4-5 nm),其在常压CO2加氢还原为CO反应中表现出优异的低温活性,分别在450℃,CO2/H2=1,WHSV=12000 mL/(h·g),及400℃,H2/CO2=1,WHSV=6000 mL/(h·g)条件下,CO2转化率接近平衡转化率,且CO的选择性为100%.随着H2/CO2比例增加,CO2转化率明显提高,且维持H2/CO2为1的化学计量比反应.通过原位漫反射红外光谱与质谱相结合的技术,研究了Au/CeO2催化剂上的RWGS反应路径:Au/CeO2催化剂表面形成了甲酸盐中间物种,它的消耗伴随着CO和H2O产物的生成.说明Au/CeO2催化剂遵循中间体机理,这应该是其具有优异低温RWGS反应性能的微观机制.     

通过FeOx修饰Pd/Al2O3催化剂提高催化1,3-丁二烯加氢活性和选择性

石油脑裂解制备的烯烃流中通常含有 ～1％ 二烯烃或者炔烃,其含量必须降低到10 ppm以下以避免其对下游聚合催化剂的毒化作用.对这些副产物选择性加氢生成单烯烃是降低其含量最有前景的方法.Pd基催化剂具有高的加氢活性和选择性,是目前最为常用的加氢催化剂,但是它也存在高转化率下选择性较低和容易因积碳而失活的问题.合成Pd基双金属催化剂和对Pd催化剂进行氧化物包裹是目前最为常用的方法,但是这两种方法往往在提高选择性的同时,降低了Pd催化剂的加氢活性.本文利用原子层沉积(ALD)FeOx修饰Pd/Al2O3催化剂,在提高Pd催化剂选择性的同时,1,3-丁二烯选择性加氢活性也得到提高.表征结果发现,该样品中Pd负载量为1％,Fe负载量则随着原子层沉积FeOx周期增加而逐渐增加;催化剂中Pd颗粒大小约为7 nm,其表面并未观察到FeOx覆盖层;Pd,Fe元素分布表明FeOx在Pd颗粒表面生长.CO红外漫反射光谱也发现,随着ALD FeOx周期的增加,CO在Pd颗粒表面的吸附特征峰强度逐渐降低,表明FeOx逐渐覆盖Pd颗粒表面;与此同时,随着FeOx包裹周期的增加,CO吸附在Pd(111)面的特征吸收峰相对于其吸附在边角位的特征峰,降低得更为明显.这表明FeOx优先覆盖Pd(111)面,而选择性地将Pd低配位点暴露,与ALD Al2O3包裹Pd颗粒的结果恰恰相反.X射线光电子能谱分析表明,在所有催化剂中Fe均以+3价形式存在;同时,因为Pd-FeOx间存在强相互作用,所以随着FeOx包裹周期的增加,金属态Pd逐渐向高结合能方向移动,使表面Pd处于缺电子状态.随后,我们对不同FeOx周期包裹Pd催化剂进行了1,3-丁二烯加氢活性测试.在25 oC时Pd/Al2O3催化1,3-丁二烯转化率为6.7％;随着温度升高,转化率逐渐上升,至43 oC时达100％.相反,在26 oC时,30Fe/Pd/Al2O3对1,3-丁二烯的转化率为45％,远高于Pd/Al2O3催化剂;这可能是因为缺电子的Pd或Pd-FeOx界面存在所致.Pd/Al2O3催化剂在较低的转化率(<75％)下,1-丁烯、反式-2-丁烯和顺式-2-丁烯选择性分别为74％,20％和6％;随着转化率的增加(75％～90％),1-丁烯选择性急剧下降,丁烷选择性快速上升,反/顺-2-丁烯选择性也略有增加,表明此时次级反应1-丁烯加氢占主导,同时伴随着1-丁烯异构化反应;当转化率继续增加(>90％),1-丁烯,反/顺-2-丁烯加氢生成丁烷为主要反应,此时丁烷选择性急剧上升,至转化率为99％时,丁烯选择性仅为52％.而当Pd催化剂表面存在FeOx时,丁烯选择性随着FeOx周期增加而逐渐增加,尤其是在较高转化率下(>75％);对于30Fe/Pd/Al2O3催化剂,转化率为99％时,丁烯选择性高达95％.这主要是因为在高转化率下,FeOx将Pd颗粒表面分割成较小的Pd团簇,降低了Pd颗粒表面吸附氢气浓度,抑制了丁烯加氢反应,而次级反应1-丁烯异构化占主导,使得丁烯选择性不变.     

Pd/MnOx+Pd/γ-Al2O3整体式催化剂降解地表臭氧

用高锰酸钾与硝酸锰氧化还原反应制备了高活性的氧化锰(MnO x)催化组分,用胶溶法制备了高比表面积的γ-Al2O3载体,分别用等体积浸渍法制备了Pd/MnO x和Pd/γ-Al2O3催化剂,然后将两者机械混合涂覆于堇青石上制得Pd/MnO x+Pd/γ-Al2O3整体式催化剂。采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、程序升温还原(H2-TPR)和低温N2吸附-脱附对催化剂进行了表征。考察了在300至700℃焙烧MnO x对催化剂降解地表O3活性的影响。结果表明,Pd和MnO x之间存在协同作用;MnO x焙烧温度对催化剂活性有一定的影响,其中以600℃焙烧时催化剂的活性最高,O3的起始(12℃)转化率达到88%,完全转化温度为18℃。MnOx的物相和催化剂表面的吸附氧物种对催化活性影响较大,适当比例的MnO2和Mn2O3共存有利于O3分解,表面吸附氧为O3分解的活性氧物种。     

Zr掺杂对PdO/Ce_(1-x)Pd_xO_(2-δ)催化剂CO和CH_4催化氧化的影响（英文）

采用溶液燃烧法制备出PdO/Ce_(1-x)Pd_xO_(2-δ)和PdO/Ce_(1-x)Pd_xO_(2-δ)(Pd O/CPZ)催化剂,通过硝酸处理去除催化剂表面的Pd O物种得到对应的Ce_(1-x)Pd_xO_(2-δ)(CP)和Ce_(1-x)Pd_xO_(2-δ)(CPZ)催化剂。考究四种催化剂(Pd O/CP、Pd O/CPZ、CP、CPZ)对CO和CH_4的氧化活性,并计算得出表面Pd O和Pdn+物种的转化频率(TOF)。结果表明Zr的添加对Pd O催化剂上CO和CH_4的催化氧化活性具有不同的影响。Zr的添加对Pd O/CPZ和CPZ催化剂的CO催化活性具有明显的促进作用,前者归因于PdO/CPZ催化剂表面生成了更小颗粒的Pd O粒子,后者归因于CPZ催化剂中含有更多的氧空位。对于CH_4的催化氧化,Pd~(n+)物种起到关键的作用。由于Zr的掺杂导致Ce O2的晶格中Pd物种的含量减少,致使PdO/CPZ催化剂和CPZ催化剂对CH_4氧化活性的降低。     

负载型Sn2(OMe)2Cl2/SiO2催化剂的制备、表征与催化合成碳酸二甲酯

采用表面改性法制备了负载型Sn2(OMe)2Cl2/SiO2双核桥联配合物催化剂,用IR,TPD和微量反应技术研究了催化剂的表面结构、化学吸附性能和反应活性.结果表明,双核桥联配合物Sn2(OMe)2Cl2以O(Me)为桥,Cl为配体,并以Sn-O-Si形式键合到SiO2表面上;CO2与催化剂表面的金属离子Sn4+和桥基配体OMe的O2-形成桥式和甲氧碳酸酯基两种吸附态,CH3OH与催化剂表面的金属离子Sn4+仅形成一种分子吸附态;在413K以下,CO2和CH3OH在Sn2(OMe)2Cl2/SiO2催化剂表面上以近100%的选择性生成碳酸二甲酯;CO2在催化剂表面形成的甲氧碳酸酯基吸附态是生成DMC的关键物种,其与在同一活性中心的分子吸附态甲醇的反应决定了催化剂的活性和产物选择性.     

聚集态的Fe氧化物在Fe/ZSM-5催化N2O直接分解中的作用（英文）

研究了以离子交换法制备的Fe/ZSM-5上聚合态的Fe氧化物(FeOx)在催化N2O直接分解中的作用.Fe/ZSM-5催化剂利用600–900 ℃的高纯Ar处理,使催化剂中的FeOx发生聚合.利用一系列的表征手段(XRD,BET,DRIFTS,UV/vis-DRS,XAFS,N2O脉冲和O2-TPD)对催化剂进行了表征.结果发现,分子筛骨架外的FeOx在Fe/ZSM-5催化N2O分解中起重要作用;通过研究高温处理的Fe/ZSM-5催化剂中不同FeOx的比例与催化剂活性的关系,得到多核的FeOx是催化N2O分解的主要活性物种;并且,无定形态的FeOx中键长较长的Fe–O键((Fe–O)2)是参与反应的重要物种.     

整体式Pd/La_2O_3-Al_2O_3和Pd/CeO_2-ZrO_2-Y_2O_3催化剂上汽油车尾气净化性能的比较

采用共沉淀法制备了耐高温高比表面积的La2O3-Al2O3(LA)材料和CeO2-ZrO2-Y2O3(CZY)储氧材料,并用浸渍法制备了整体式Pd/LA和Pd/CZY汽油车尾气净化三效催化剂,考察了它们的三效催化性能和空燃比性能,并单独通过水煤气变换和CO氧化反应性能的考察,探讨了两种催化剂空燃比窗口扩大的原因.结果表明,Pd/CZY催化剂三效窗口明显较宽,且催化氧化CO的性能明显更优;对于CO+NO反应,Pd/CZY催化剂的活性较高.当反应中逐步通入O2后,抑制了该反应的进行,但CO氧化的转化率升高,而NO转化率降低,直至CO+NO反应完全被抑制,表明CO氧化反应对于抑制催化剂在NO贫燃方向的窗口具有一定的作用.另外,Pd/CZY催化剂上对于水煤气变换反应性能明显优于Pd/LA催化剂,在一定温度下逐步通入O2后,不会抑制水煤气变换反应的发生;当逐步通入NO时,可以促进水煤气变换反应的进行,表明Pd/CZY催化剂在富燃时对扩展CO转化窗口的性能明显优于Pd/LA催化剂.     

浸渍/共沉淀法对BaO改性单Pd催化剂净化甲醇汽油车尾气性能的影响(英文)

采用浸渍和共沉淀两种方法分别制备了Ba O改性的Pd/CeO2-ZrO2-La2O3-Al2O3催化剂。运用N2吸附-脱附,X射线衍射(XRD),H2程序升温还原(H2-TPR),NH3程序升温脱附(NH3-TPD),透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征,并考察其对甲醇,CO,C3H8和NO的催化性能。活性测试结果表明,Ba O的引入可明显改善Pd催化剂对甲醇,CO,C3H8和NO的催化活性,且浸渍法最佳,起燃温度(T50)分别降低了43,31,45和35℃。XRD,H2-TPR及XPS结果表明,浸渍法引入Ba O主要通过表面改性方式,强化Pd-Ce界面间的相互作用,改善催化剂的还原性能,进而提高催化剂的低温活性;而共沉淀法则是通过结构改性方式增加CeO2晶格缺陷,加速活性氧物种的流动,Ce3+浓度的增加是促使CO氧化活性显著提高的主要原因。     

Au/CeO_2催化剂上CO_2选择加氢为CO反应及其中间物种研究（英文）

CO_2的化学转化具有环境及科学双重研究意义.CO_2具有很高的化学稳定性,加氢还原是一种有效的转化途径.其中将CO_2选择性还原为CO,即逆水汽变换(RWGS)反应(CO_2+H_2→CO+H_2O),具有重要的理论意义和应用价值:(1)CO作为合成气的重要原料,可以通过F-T合成生产更有价值的液体燃料;(2)H_2可通过可再生能源电解水制取,实现了全过程的零排放碳循环利用.从热力学角度分析,RWGS反应是一个吸热反应,高温有利于平衡转化率的提高.从动力学角度,一个对正反应有活性的催化剂可同时催化逆反应进行.可还原性载体负载贵金属催化剂,如Pt/Ce O_2,Au/Fe Ox,Au/Ce O_2等,具有很好的低温WGS催化活性,但它们在RWGS反应上的研究较少.我们制备了Ce O_2负载纳米Au催化剂(HRTEM表征结果表明金高度分散于Ce O_2载体表面,粒径为4–5 nm),其在常压CO_2加氢还原为CO反应中表现出优异的低温活性,分别在450°C,CO_2/H2=1,WHSV=12000 m L/(h·g),及400°C,H_2/CO_2=1,WHSV=6000 m L/(h·g)条件下,CO_2转化率接近平衡转化率,且CO的选择性为100%.随着H2/CO_2比例增加,CO_2转化率明显提高,且维持H_2/CO_2为1的化学计量比反应.通过原位漫反射红外光谱与质谱相结合的技术,研究了Au/Ce O_2催化剂上的RWGS反应路径:Au/Ce O_2催化剂表面形成了甲酸盐中间物种,它的消耗伴随着CO和H_2O产物的生成.说明Au/Ce O_2催化剂遵循中间体机理,这应该是其具有优异低温RWGS反应性能的微观机制.     

Ag对Pd/CeO2-ZrO2-La2O3-Al2O3催化氧化甲醇性能的影响

采用等体积共浸渍法制备了一系列Pd-Ag/CeO2-ZrO2-La2O3-Al2O3催化剂。运用N2吸附-脱附,X射线衍射(XRD),H2程序升温还原(H2-TPR),紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS),X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征,并考察其对甲醇的催化氧化性能。活性测试结果表明,Ag的添加可显著改善Pd催化剂对甲醇的催化氧化活性,T50、T90以及ΔT分别为125℃,150℃和25℃,具有较好的应用前景。H2-TPR表明,引入Ag可明显改善催化剂的还原性能,使表面易还原氧物种量增多,还原速率加快;UV-Vis DRS及XPS表明,Pd、Ag金属之间以及金属与载体之间存在电子效应,这种效应促使金属与载体界面产生大量具有活性的氧物种,不仅提高了催化剂的低温活性,还提高了催化剂的氧化速率。     

VOx/SiO2-Al2O3催化剂催化苯羟基化制苯酚

以硅溶胶为硅源、偏铝酸钠为铝源及环己胺合成SiO2-Al2O3复合氧化物,并采用水热合成法合成了VOx/SiO2-Al2O3催化剂。采用XRD、SEM、TEM、XPS、NH3-TPD、N2物理吸/脱附等手段对此催化剂和复合氧化物微观结构进行表征分析。由表征结果可知钒活性中心能够高分散于此复合氧化物表面,VOx/SiO2-Al2O3催化剂呈现层片积雪状;当钒的含量为4%时,催化剂中V4+含量最大且总酸量契合于此反应所需要的催化酸环境。探究了4%VOx/SiO2-Al2O3催化剂对苯羟基化制苯酚反应的催化性能,结果表明：基于高分散活性中心、V4+含量最大及载体酸性环境等优点而表现出良好的催化性能,苯转化率为48.1%,苯酚选择性为99.6%。     

浸渍法制备的Pd-MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂及不同载体对地表O_3降解的影响(英文)

在γ-Al2O3载体上用等体积浸渍法浸渍Pd、MnOx活性组分,然后涂覆于堇青石基体上制备Pd-MnOx/γ-Al2O3整体式催化剂.分别用X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、低温N2吸附-脱附及X射线光电子能谱(XPS)对制备的催化剂进行表征.研究了Pd、MnOx浸渍顺序对催化剂活性、氧化还原性能及织构性质的影响.实验结果表明,Pd、MnOx共浸渍较分别浸渍制备的催化剂活性好,Pd和MnOx之间存在一定的协同作用.考察了不同载体如La-Al2O3、SiO2、γ-Al2O3和Zr-Al2O3对催化剂活性、氧化还原性能、织构性质及表面电子性能的影响.研究表明,以La-Al2O3或SiO2为载体的催化剂活性最好,即,14°C时O3转化率为82%,完全转化温度为36°C.γ-Al2O3载体次之,Zr-Al2O3载体较差.不同载体制备的催化剂中MnOx的氧化还原性能顺序为:PdMnOx/SiO2Pd-MnOx/La-Al2O3Pd-MnOx/γ-Al2O3Pd-MnOx/Zr-Al2O3.     

多孔Pd/TiO2-Al2O3催化剂上乙醇完全氧化的研究

利用模板剂-浸渍法制备出了不同焙烧温度下的多孔复合材料TiO2-Al2O3 和Pd/Al2O3-TiO2 催化剂,催化剂用来催化氧化乙醇。样品经过XRD,FT-IR,孔结构分析、TEM、XPS进行表征分析。250℃焙烧的Pd/TiO2-Al2O3催化剂具有最高的乙醇转化率和CO2生成率。高比表面积、均匀分散的金属Pd颗粒和丰富的表面吸附氧是其具有高的催化活性的主要原因。     

焙烧温度对CeO2改性Pd/Al2O3甲醇分解催化剂性能的影响

考察了焙烧温度对Pd/Al2O3和CeO2改性Pd/Al2O3甲醇分解催化剂反应性能的影响.在300℃～700℃范围内焙烧,Pd/Al2O3和Pd/CeO2/Al2O3催化剂的活性都呈现出先升高后降低的趋势.XRD结果表明高温焙烧时活性组分Pd在γ-Al2O3载体表面发生聚集是Pd/Al2O3催化剂活性降低的原因,而XPS结果却表明,Pd在CeO2改性γ-Al2O3载体表面的浓度与Pd/CeO2/Al2O3催化剂的活性变化并非呈现一致关系,TPR表明活性组分Pd和助剂CeO2在γ-Al2O3上产生了一定的相互作用.从而认为Pd的分散度以及Pd和CeO2之间的相互作用共同决定催化剂的甲醇分解性能.     

Pd-CeO2/Al2O3结构对其催化加氢脱硫反应性能的影响

分步浸渍法制备了不同Pd含量的Pd-CeO2/Al2O3催化剂,以噻吩加氢脱硫为探针反应,考察了Pd-CeO2/Al2O3催化剂的加氢脱硫性能,并应用XRD、H2-TPR、NH3-TPD、H2吸附和CO吸附等手段对催化剂结构进行了表征.结果表明,Pd在制备过程巾优先沉积在CeO2表面,Pd-Ce结合作用导致了界面效应和新的酸性位产生,Pd-Ce之间的界面效应是Pd-CeO2/Al2O3催化剂加氢脱硫活性提高的原因.2%Pd的Pd-CeO2/Al2O3催化剂拥有最高的单位质量Pd上的界面酸量,改性效果最为明显.Pd颗粒的优势面是Pd(111)面,这导致了强的Pd-Ce结合作用和界面效应,而1%和4%Pd的Pd-CeO2/Al2O3催化剂由于Pd-ce结合的空间结构使界面效应削弱,活性提高不明显.     

In-Cu/SiO2催化剂用于醋酸甲酯加氢反应制乙醇

工业上常用玉米生产乙醇,从而造成粮食和燃料的选择两难局面.随着页岩气研究的不断深入以及全球可观的煤炭存量,用醋酸甲酯加氢制乙醇已引起广泛关注.铜基催化剂对酯加氢生成醇有高的转化率和选择性,其中铜铬催化剂性能较高,但铬对人体和环境的潜在危害限制了其广泛应用.Cu/SiO2催化剂价格低廉,环境友好,但其稳定性较差,容易失活不利于工业上应用.因此人们对Cu/SiO2催化剂进行改性.本文采用氨蒸法制备了一系列掺杂不同量氧化铟(In2O3)的Cu催化剂(In-Cu/SiO2).采用X射线衍射(XRD)、氮气吸脱附、氢气程序升温脱附(H2-TPD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)以及电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等手段对催化剂进行了表征,同时评价了催化剂的活性和稳定性.结果发现,In2O3的改性提高了Cu/SiO2催化剂在醋酸甲酯加氢制乙醇反应中的活性和稳定性; 其中当添加1%In2O3时,醋酸甲酯转化率从83.7%提高至97.8% (反应温度523 K,反应压力3 MPa,氢酯摩尔比15,液时空速2 h?1),且对液时空速的变化耐受性比较强.当液时空速大于3 h?1时,随着液时空速的增加,Cu/SiO2催化剂的活性和选择性急剧下降,而1In-Cu/SiO2催化剂变化相对较小.TEM和XRD结果表明,适量In2O3的掺入改善了Cu/SiO2催化剂活性组分的分散性,铜粒径变小;FT-IR和N2O化学吸附结果显示,In2O3的加入使得页硅酸铜含量增加,从而有效地抑制了催化剂还原过程中铜的聚合,因此催化剂性能提高.XPS结果表明,表面Cu0和Cu+活性位点之间的协同作用有助于改善催化剂性能.Cu/SiO2和1In-Cu/SiO2催化剂100 h的稳定性测试发现,Cu/SiO2催化剂的失活主要是由于活性组分颗粒尺寸聚集变大和表面Cu0和Cu+分布的破坏所致; 而1In-Cu/SiO2催化剂物化性质几乎保持不变,表明适量的In2O3可稳定Cu/SiO2催化剂,延长其使用寿命.由此推断,In2O3可能作为一种隔离剂以抑制铜纳米粒子的热迁移和聚集,从而有效地提高Cu/SiO2催化剂活性和稳定性.     

Sb对Pd基催化剂用于常压直接合成H2O2的促进效应

H2O2作为一种高效绿色氧化剂, 广泛应用于造纸、纺织、水处理等工业领域. 目前蒽醌法是工业上生产 H2O2的主要方法, 相比之下, 利用 H2和 O2直接合成 H2O2, 能耗低, 污染小, 适合与下游工艺技术进行耦合. 而缺乏高性能催化剂是制约直接法合成 H2O2工业化的主要原因. 本文通过浸渍法制备了一系列负载型 Pd-Sb/TiO2双金属催化剂, 并用于常压下H2O2直接催化合成反应. 利用透射电子显微镜 (TEM), X 射线光电子能谱 (XPS), H2/O2程序升温脱附 (H2/O2-TPD), X 射线衍射 (XRD), 原位 CO 吸附的傅里叶变换漫反射红外光谱 (CO-DRIFTS) 等手段对催化剂的电子和几何结构进行解析, 深入研究了助剂 Sb 对该体系的促进作用.结果显示, 与单金属 Pd 催化剂相比, 适量金属 Sb 的加入有效提高了催化性能, 抑制了副反应的发生. 当 Pd/Sb 摩尔比为 50/1(Pd50Sb) 时, H2O2的选择性高达 73%; 但是当 Pd/Sb 为 2 时, 催化剂对生成 H2O2几乎没有活性. TEM 和 XRD 证明, Sb 的加入显著促进了 Pd 颗粒在载体 TiO2上的分散. XPS 和 H2-TPD 实验, 发现, Sb 改变了催化剂表面 Pd2+/Pd0的比例, 抑制了金属 Pd 的氧化; 同时, Sb 主要以氧化态存在, 在催化剂表面形成 Sb2O3氧化层, 覆盖表面的 Pd 活性位, 从而抑制了反应中 H2在催化剂表面的活化以及 H2O2加氢副反应的发生. O2-TPD 结果表明, 随着 Sb 的加入, O2的脱附峰明显减弱, 表明 Pd-Sb/TiO2不利于 O2的解离吸附. 此外, 原位 CO-DRIFTS 实验结果表明, Sb 均匀分布在 Pd-Sb 催化剂表面, 致使有利于生成 H2O 的连续 Pd 活性位明显减少, 而有利于合成 H2O2的单个 Pd 原子活性位明显增加.总的来说, Sb 对 Pd 表面起到了显著的修饰作用, 提高了催化剂表面 O2的非解离活化, 从而促进了 H2O2的高选择性合成. 但是过量 Sb 的加入会抑制催化剂对 H2的活化作用, 致使催化剂活性下降, 因此优选 Pd/Sb 的比例对于提高催化剂性能具有重要作用.     

聚集态的Fe氧化物在Fe/ZSM-5催化N_2O直接分解中的作用(英文)

研究了以离子交换法制备的Fe/ZSM-5上聚合态的Fe氧化物(FeOx)在催化N2O直接分解中的作用.Fe/ZSM-5催化剂利用600–900 ℃的高纯Ar处理,使催化剂中的FeOx发生聚合.利用一系列的表征手段(XRD,BET,DRIFTS,UV/vis-DRS,XAFS,N2O脉冲和O2-TPD)对催化剂进行了表征.结果发现,分子筛骨架外的FeOx在Fe/ZSM-5催化N2O分解中起重要作用;通过研究高温处理的Fe/ZSM-5催化剂中不同FeOx的比例与催化剂活性的关系,得到多核的FeOx是催化N2O分解的主要活性物种;并且,无定形态的FeOx中键长较长的Fe–O键((Fe–O)2)是参与反应的重要物种.     

团簇Au/CeO2的制备及其催化CO氧化反应构效关系的研究

负载型Au催化剂因其在诸多反应过程中的高催化活性而备受研究者关注.然而针对负载型催化剂中Au物种结构的有效调控,以及催化过程中真实构-效关系的探索一直充满了挑战.用CeO₂为Au物种担载基底,通过简单煅烧处理引起的CeO₂结构变化,进而实现Au/CeO₂之间界面作用力的调控.此研究发现Au纳米颗粒中Au⁰物种具备更为高效的催化室温CO氧化活性,结合多种原位表征分析,其室温条件下催化转化效率更依赖于CO吸附能力.而相比于单原子Au₁和纳米Au颗粒,所制备的团簇Au/CeO₂催化剂在较高温度(>50℃)展现出优异的催化CO氧化反应性能.随着温度升高,催化剂表界面O参与的MvK反应路径更易发生,因此具有更多表界面活性O物种和Au^δ+位点的团簇Au/CeO₂催化剂展现出最为优异的催化CO氧化性能.这些发现为高效负载型Au催化剂的制备提供了新思路并深化了对Au/CeO₂催化作用机制的理解.