单原子催化剂M_1/FeO_x(M=Pt,Fe)的理论研究:CO氧化反应（英文）

负载型纳米贵金属催化剂是用于多相催化反应的重要的催化剂之一,也是各国催化科学与技术研发的重点,其工业应用也越来越广泛.理论和实验的研究结果均表明,当载体表面的金属粒子尺寸减小至亚纳米级乃至更小的低配位、不饱和的原子团簇时,它们常常成为诱发催化反应的活性中心,呈现更高的催化活性和选择性.将负载的金属尺寸由纳米量级减小至分散的金属团簇甚至单原子而使每个原子成为反应的活性位点已成为研究的重点.最近,由张涛等首次合成的单原子催化剂(SAC)Pt_1/FeO_x引起了国内外催化及表面科学工作者的极大关注.单原子催化剂作为连接均相催化剂和多相催化剂的桥梁,不仅具有非均相催化剂的稳定、易于与反应体系分离、易表征等优点,而且具有均相催化剂活性中心结构均一、活性中心原子利用率百分之百等优点.一方面,单原子催化剂给多相催化领域注入了新的活力,另一方面也更有利于运用量子与计算化学的研究方法建立与实验相匹配的理论模型并从原子水平上进一步理解多相催化反应的微观作用机理.实验和理论的研究结果表明,其它单原子催化剂如Fe_1/FeO_x,Au_1/FeO_x和Ni_1/FeO_x催化CO氧化反应表现出不同的活性.然而,底物FeO_x中的Fe同样是第VIII族中的3d过渡金属,却在低温下对CO氧化反应没有催化活性.我们围绕这一问题,重点研究了底物Fe Ox在负载单原子Pt1前后催化CO氧化的反应机理和活性,解释了单原子催化剂Pt1/Fe O_x相比于底物Fe O_x为何具有如此高的催化活性的原因.我们采用Vienna Ab-initio Simulation Package(VASP)从头算模拟软件和密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)进行了理论计算.其中,选择PBE泛函描述体系的交换关联相互作用,用投影缀加波(PAW)赝势基组方法描述体系中的电子和离子实之间的相互作用,对Fe原子采用了DFT+U方法进行d电子强相关校正,并使用Dimer计算方法搜寻反应过渡态.研究结果表明,底物FeO_x中氧空位的再生伴随第二个CO_2分子从催化剂表面脱附的过程需要较高的活化势垒(1.09e V),这一过程是整个CO氧化反应的决速步.与此相比较,Pt1/FeO_x催化剂中,由于Pt原子代替了表面Fe原子,导致电子结构及性质的显著变化,有利于CO的活化、氧化和CO_2的脱附.我们从电子能量态密度(DOS)和Bader电荷分析及模型分子团簇的轨道相互作用的角度进一步分析了两种催化剂存在差异的本质;揭示了单原子催化剂Pt1/FeO_x中Pt_1和底物FeO_x之间的相互作用的机理及催化剂表面Pt单原子在催化反应过程中的关键作用.     

不同金属改性对Pt/β-分子筛催化柴油车尾气中HC、CO及SO_2氧化性能的影响

采用共浸渍法制备了Ce、Cr、Mo和Cu改性的Pt/β-分子筛催化剂,运用氮吸附、XRD、H_2-TPR、NH_3-TPD和XPS等手段对该催化剂进行了表征,研究了不同金属改性对催化剂的织构性质、骨架结构、表面酸性以及在模拟柴油车尾气中抑制SO_2氧化性能和催化HC、CO氧化活性的影响。结果表明,金属改性对催化剂织构性能和骨架结构影响较小。Cr、Mo和Cu的添加可以调变催化剂酸强度,进而抑制SO_2的氧化;Cu改性的催化剂具有最好的抑制SO_2氧化的能力,在350和450℃条件下,与未改性Pt/β-分子筛催化剂相比,Cu改性催化剂上SO_2转化率分别下降了70.4%和70.2%。然而,改性金属与Pt物种之间产生的相互作用,会使Pt物种更难还原,导致Pt对HC和CO氧化的催化活性降低。     

八面体四氧化三铁亚微米晶负载铂催化剂用于室温催化氧化甲醛（英文）

空气中低浓度甲醛的治理和消除一直备受关注.在较低的反应温度下将甲醛转化为CO_2和H_2O的催化氧化法具有能耗低、效率高和环境友好等优点,被认为是一种最具应用发展前景的甲醛消除技术.在各种催化剂体系中,一些铁基氧化物(Fe_2O_3,FFe_3O_4或ferrihydrite)负载的Pt催化剂表现出较为优异的催化性能,能够在室温下实现甲醛的完全氧化.越来越多的研究表明,载体材料的结构及形貌是影响贵金属催化剂性能的主要因素.因此,深入研究Pt物种在不同类型铁基氧化物表面的分散情况及界面间相互作用,对理解催化剂活性中心的性质,设计制备性能更加优异的负载型贵金属催化剂具有重要科学意义.本文采用共沉淀法一步合成出八面体Fe_3O_4亚微米晶负载Pt催化剂(Pt/Fe_3O_4),考察了不同热处理温度对催化剂催化甲醛氧化反应性能的影响.结果表明,在80°C下热处理的催化剂(Pt/Fe_3O_4-80)具有很高的催化活性,在室温下甲醛的转化率可接近100%.随着催化剂热处理温度的升高,催化剂活性有所降低.此外,Pt/Fe_3O_4催化剂还表现出良好的稳定性,经长时间存放或连续运行后催化剂的活性基本保持不变.此外,在一定湿度范围内(RH=30%–80%),水的存在能够显著提高Pt/Fe_3O_4催化剂的甲醛催化氧化性能.采用各种表征技术对Pt/Fe_3O_4的结构、形貌、价态及氧化还原性等物理化学性质进行了研究.结果表明:采用该合成方法能够得到粒径较为均一、具有尖晶石结构和八面体形貌的Fe_3O_4亚微米晶,尺寸较小的Pt纳米粒子(平均2.5 nm)均匀分布在八面体Fe_3O_4晶体的表面,且Fe_3O_4载体表面还存在一定量的羟基物种.随着热处理温度的升高,催化剂表面的Pt物种和Fe物种的价态均发生明显变化.结果证实,Pt纳米粒子与Fe_3O_4载体间的相互作用力会随着热处理温度的升高而发生明显变化.对于性能较为优异的Pt/Fe_3O_4-80催化剂,Pt纳米粒子与Fe_3O_4载体之间存在着强度适宜的相互作用,能够产生相对较多的Pt-O-Fe Ox和Pt-OH-Fe Ox界面活性位,从而使其能够在较低的反应温度下表现出较强的活化分子氧的能力.此外,反应体系中引入的水分子能够与氧分子在界面活性位上共同活化,形成表面活性-OH物种,从而有效促进催化剂反应性能的提升.     

石墨烯负载Pt催化剂的催化氧化发光性能

利用溶胶固定化工艺合成了石墨烯负载Pt纳米颗粒的Pt/石墨烯催化剂.研究了分散在石墨烯上的Pt颗粒尺寸和负载量对CO催化发光性能的影响规律,探查了催化剂的某些分析特性及对其它气相体系的催化氧化性能.结果表明,Pt纳米颗粒可以很好地分散在石墨烯表面,并有较快的催化反应速率,Pt颗粒越小催化发光强度越大.当不同Pt负载量(0.4%-1.6%(w,质量分数))的催化剂作用于40%(φ,体积分数)以下浓度的CO/空气体系时,产生的催化发光强度均与CO浓度成正比,其中以负载量0.8%最优;但随CO浓度继续增加,低Pt负载量(0.4%,0.8%)催化剂的发光强度下降,而高Pt负载量(1.2%,1.6%)催化剂的发光强度继续上升,且Pt负载量越高,催化氧化发光能力越强.该催化剂在一定条件下,不但对CO氧化有较好的催化发光性能,还对乙醚、无水甲醇和甲苯有不同程度的催化氧化发光活性;但二氧化碳、甲醛、戊二醛、丙酮、乙酸乙酯、三氯甲烷、水蒸气均无响应信号.     

负载型Pt模型催化剂中Pt纳米粒子的形貌对CO氧化活性的影响

采用简单的化学还原法制备了具有不同形貌特征的Pt纳米粒子,并利用浸渍法将其负载到SiO2上,得到了粒子分散均一的负载型Pt催化剂,考察了其催化CO氧化反应性能.X射线荧光分析、X射线光电子能谱、红外光谱和透射电镜结果表明,Pt/SiO2模型催化剂上CO氧化活性的不同来源于Pt纳米粒子不同晶面的贡献,即Pt纳米粒子的晶型...     

Pt负载复合氧化物催化剂的CO催化发光性能

采用非晶态络合物法制备了La0.9Cu0.1MnO3和LaCoO3钙钛矿催化剂, 并利用固定化溶胶工艺合成了Pt纳米粒子负载的Pt/La0.9Cu0.1MnO3和Pt/LaCoO3复合催化剂. 通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的微观结构、形貌及Pt的价态进行了研究; 考察了催化剂的CO催化氧化发光性能. 结果表明, 若La0.9Cu0.1MnO3催化剂表面上负载的Pt纳米颗粒形成团聚, 则在其CO催化氧化发光谱中出现发光峰分裂的现象, 而在Pt纳米颗粒分散较好的Pt/LaCoO3体系中却没有出现这一情况. 因此可以利用CO催化发光谱来初步判断贵金属纳米颗粒在载体表面的分散状态.     

沉积沉淀法中制备条件对负载型纳米金催化剂性能的影响

CO的高效快速去除以及实现低(常)温催化氧化是现今研究的重点，而以尿素为沉淀剂，采用沉积沉淀法制备得到的低(常)温催化氧化CO负载型纳米金催化剂具有纳米金颗粒粒径更小、均匀分布于载体上的特点．本文对比了不同的搅拌方式、不同氧化铁载体的浸渍次数以及3种纳米金负载量制备条件下获得的Au/FeO_x/Al₂O₃催化剂的物化性质及催化氧化CO活性．结果表明用恒温水浴摇床振荡得到的负载型纳米金催化剂具有更好、更稳定的催化效果；其中，二次浸渍、摇床振荡、负载量为2%的制备条件下，纳米金催化剂具有最强的低温CO催化氧化活性．最后，本文分析了Al₂O₃,FeO_x/Al₂O₃和Au/FeO_x/Al₂O₃在不同温度下的CO催化氧化机理，认为CO催化氧化过程除了有CO₂产生，还存在副产物碳酸盐类物种．     

钙钛矿型氧化物负载纳米金属催化剂结构的动态调变及其催化氧化CO反应性能

研究了钛酸钡和钛酸钙担载的Ag和Pt纳米催化剂的表面结构随氧化-还原处理过程的动态变化及其对CO完全氧化反应性能的影响.发现氧化物担载的Ag催化剂在氧化处理后其催化活性较还原处理的高; X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征结果表明,氧化处理能够提高载体表面Ag颗粒的分散度,而还原处理导致Ag颗粒的聚集,从而降低了催化氧化CO反应的活性.氧化-还原处理改变了担载Ag纳米粒子的尺寸并影响其CO氧化反应活性.与此相反,氧化物担载的Pt催化剂在还原处理后所表现出的CO氧化反应活性较氧化处理的高; 对比研究发现,氧化和还原处理后Pt纳米粒子的尺寸基本相同,但是氧化处理的样品中Pt表面物种以氧化态为主,而还原处理后Pt表面物种主要为金属态.Pt纳米粒子表面化学状态随氧化-还原处理的调变是导致表面催化活性差异的主要原因.     

稳定于碳纳米管的Pt高价态物种在不对称氢化反应中的作用

碳纳米管的独特性质,特别是其一维有序的管腔结构所形成的限域环境在催化反应中的应用引起了广泛的兴趣.已有将常规的液相氢化反应和气相反应限域于碳纳米管内的研究报道,并且大多数的研究结果显示限域于碳纳米管内的反应活性和/或选择性有明显提高,但多数研究没有对此给出清晰的解释.金鸡纳碱修饰的Pt催化剂催化的α-酮酸酯不对称氢化体系被认为是多相不对称催化领域发展的里程碑.早期的研究是简单的将碳纳米管作为Pt催化剂的载体用于α-酮酸酯不对称氢化反应,取得了中等的活性和对映体选择性.我们研究组发展了一种催化剂制备方法,可选择性的将Pt纳米粒子限域于碳纳米管管腔内或担载在碳纳米管管外,并将所制备的碳纳米管Pt催化剂应用于α-酮酸酯多相不对称催化反应中,发现封装于管腔内的管内型Pt纳米粒子的催化性能显著高于负载在管腔外壁的管外型Pt纳米粒子的催化性能.然而,对于管内型Pt催化剂催化性能增强的原因并不清楚. CO化学吸附和高分辨投射电镜(HRTEM)的表征结果表明管腔内外的Pt纳米粒子的大小和形貌没有明显区别.本论文在上述研究基础上,采用X射线光电子能谱(XPS),氢气程序升温脱附(H2-TPD),紫外可见光谱(UV-Vis)等表征手段研究了Pt纳米粒子担载于碳纳米管内和管外形成的催化剂在α-酮酸酯的不对称氢化反应中催化性能差异的原因. XPS测试结果表明,管内型和管外型Pt催化剂的载体的碳物种分布没有显出差异,但催化活性中心Pt纳米粒子的Pt物种组成不同.经225 oC H2还原后管外型Pt催化剂不存在高氧化态的Pt物种,而管内型Pt催化剂在400 oC H2还原仍然具有7%的高氧化态Pt物种.相应的催化反应结果表明,具有这种稳定的高氧化态Pt物种有利于获得高对映体选择性.参比催化剂商业化的Pt/AC和Pt/Al2O3的XPS测试结果也表明,对映体选择性高的Pt/Al2O3催化剂具有较高含量的高氧化态Pt物种.同时我们发现高氧化态Pt物种有利于催化剂对手性修饰剂和反应底物的吸附.虽然文献中一般认为Pt0是该反应的活性中心,但我们认为这些高氧化态的Pt物种有利于纳米粒子和手性修饰剂之间的相互作用,从而提高反应的对映选择性.我们进一步研究了表明高氧化态的Pt物种能存在于碳纳米管管腔内的原因.发现在催化剂制备过程中所使用的还原剂甲酸钠中残留的钠离子能稳定碳纳米管管腔内高氧化态Pt物种.我们采用H2直接还原制备了不含钠离子的参比管内型Pt催化剂.该参比催化剂的对映体选择性与管外型Pt催化剂相当,明显低于管内型Pt催化剂.同时该参比催化剂对手性修饰剂和底物的吸附能力弱于管内型Pt催化剂.以上结果清晰的表明了碳纳米管内由钠离子稳定的高氧化态Pt物种在α-酮酸酯多相不对称催化反应中的重要作用.然而,我们发现高氧化态Pt+物种含量的差异并不能很好的解释管内型和管外型Pt催化剂反应活性的差异. H2-TPD的结果表明相比于管外型Pt纳米粒子催化剂,管内型Pt纳米粒子具有更高的活化氢分子的能力,相应的催化反应结果表明,管外型Pt催化剂的反应活性随H2压力的降低而显著降低,而管内型Pt催化剂在0.1 MPa H2条件下仍然具有较高活性.简单的动力学模拟结果表明,在0.1 MPa H2条件下,碳纳米管管腔能显著富集H2.     

可见光诱导提升Pt/g-C3N4纳米片甲酸氧化性能的研究

以半导体材料类石墨氮化碳纳米片(g-C₃N₄纳米片)为载体,通过微波-多元醇法构筑了Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂. 通过TEM、XRD、XPS、紫外-可见吸收光谱等方法对Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂的粒径尺寸、组成、结构、光学等性质进行分析. 通过对比可见光照和暗室条件下的甲酸电氧化活性,Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂在可见光照射下展现出良好的催化性能. 该性能的提高一方面可能是由于g-C₃N₄纳米片在可见光照射下加速了电子从Pt转移给g-C₃N₄纳米片,Pt处于“电子匮乏”状态,可削弱CO与Pt之间的化学键能,减弱CO在Pt表面的吸附能力,促进了CO的氧化,提高了催化剂抗中毒能力;另一方面,g-C₃N₄纳米片在光照条件下分离出的空穴可有效氧化甲酸分子,提高甲酸氧化活性. 因此,可见光条件下可有效提高Pt/g-C₃N₄纳米片催化剂甲酸催化氧化活性,这为直接甲酸燃料电池的发展提供了新思路.     

Pt/MOx(M=Ni,Fe,Co,Ce)催化剂上CO氧化反应中抗H2O与CO2的性能研究

我们研究了4种负载型Pt催化剂（1Pt/NiO、1Pt/FeO_x、1Pt/Co₃O₄和Pt/CeO₂）上不同反应条件下CO氧化活性及抗H₂O和CO₂性能.发现反应气氛中CO₂的加入与CO形成了竞争吸附,并在催化剂表面形成了碳酸盐物种堵塞了活性位,从而导致催化剂失活.反应气氛中H₂O的加入对1Pt/CeO₂催化剂的活性有所抑制,但对1Pt/FeO_x、1Pt/NiO和1Pt/Co₃O₄催化剂的活性却有促进作用.在1Pt/FeO_x和1Pt/CeO₂催化剂上的分步反应实验和动力学研究表明,尽管H₂O的加入在两种催化剂上均与CO形成了竞争吸附,但在1Pt/FeO_x催化剂上H₂O在载体表面解离形成的羟基更易与CO反应,开辟了新的反应途径,从而提高了反应性能.此外,H₂O的加入能有效分解该催化剂上的碳酸盐物种,从而保持了其稳定性.     

The role of the nano-environment of supported gold catalysts in the activity control. Modification of Au/Al2O3 catalysts by redox-type metal oxides

Au/Al₂O₃ catalysts were modified by different redox metal oxides, such as FeO_x, MnO_x and CoO_x, resulting in a pronounced activity increase in CO oxidation.     

Au/FeOx-羟基磷灰石催化CO氧化反应中羟基磷灰石和FeOx的作用

近期我们报道了Au/FeO_x-羟基磷灰石(HAP, Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)催化剂应用于CO氧化反应的研究结果,该催化剂不仅具有很高的低温CO氧化活性和反应稳定性, 同时也具有很好的高温抗烧结性能, 即使600℃焙烧后依然能够维持很好的CO氧化反应活性. 为了进一步研究Au/FeO_x-HAP催化CO氧化反应中HAP和FeO_x的作用, 本文对该催化剂进行了更加深入的表征. X射线光电子能谱结果表明, HAP能与Au和FeO_x形成强相互作用, 进而在高温条件下稳定Au和FeO_x纳米粒子. 根据原位漫反射红外结果, FeO_x则主要通过改变反应路径和中间产物的方式起到促进催化剂CO氧化活性的作用. 结合透射电镜, 穆斯堡尔谱和原位漫反射红外结果可知, Au/FeO_x-HAP催化剂良好的反应稳定性源于其优异的抗碳酸盐累积能力.     

Cooperative effect of Fe and Ti species over Fe–Ti–Ox catalysts on the catalytic hydrolysis performance of hydrogen cyanide

FeO_x, TiO₂, and Fe–Ti–O_x catalysts were synthesized and used in the catalytic hydrolysis of hydrogen cyanide (HCN). Nearly 100% HCN conversion was achieved at 250 °C over the Fe–Ti–O_x catalyst. TiO₂ rutile was detected over TiO₂, but not over Fe–Ti–O_x, which suggested that the interaction between Fe and Ti species could inhibit the TiO₂ phase transition. Furthermore, the interaction between Fe and Ti species over Fe–Ti–O_x could promote the selectivity of NH₃ and CO. The mechanism of hydrolysis of HCN over FeO_x, TiO₂, and Fe–Ti–O_x can be given as follows: HCN + H₂O → methanamide → ammonium formate → formic acid → H₂O + CO.     

Influence of promoters on the performance of Au/MnOx and Pt/SnOx/SiO2 low-temperature CO oxidation catalysts

The influence of promoters on Pt/SnO_x/SiO₂ and Au/MnO_x low-temperature CO oxidation catalysts has been investigated under stoichiometric reaction conditions with no CO₂ added to the feed gas. The performance of Pt/SnO_x/SiO₂ catalysts is improved significantly by the addition of 1 wt.% Fe but reduced by the addition of 5 wt.%Fe, 1 wt.% Sb, 5 wt.% Sb, 1 wt.% As, 5 wt.%As and 1.8 wt.% P. The performance of Au/MnO_x is improved significantly by the addition of 1 at.% Ce but reduced by the addition of 1 at.% Co. For the catalysts and conditions examined, the Au/MnO_x catalysts are superior to the Pt/SnO_x/SiO₂ catalysts with respect to both activity and decay characteristics.     

Platinum-Tin/Tin Oxide/CNT Catalysts for High-Performance Electrocatalytic Ethanol Oxidation

Ethanol is a promising liquid clean energy source in the energy conversion field. However, the self-poisoning caused by the strongly adsorbed reaction intermediates (typically, CO) is a critical problem in ethanol oxidation reaction. To address this issue, we proposed a joint use of two strategies, alloying of Pt with other metals and building Pt/metal-oxide interfaces, to achieve high-performance electrocatalytic ethanol oxidation. For this, a well-designed synthetic route combining wet impregnation with a two-step thermal treatment process was established to construct PtSn/SnO_x interfaces on carbon nanotubes. Using this route, the alloying of Pt−Sn and formation of PtSn−SnO_x interfaces can simultaneously be achieved, and the coverage of SnO_x thin films on PtSn alloy nanoparticles can be facilely tuned by the strong interaction between Pt and SnO_x. The results revealed that the partial coverage of SnO_x species not only retained the active sites, but also enhanced the CO anti-poisoning ability of the catalyst. Consequently, the H−PtSn/SnO_x/CNT-2 catalyst with an optimized PtSn−SnO_x interface showed significantly improved performances toward the ethanol oxidation reaction (825 mA mg_Pt⁻¹). This study provides deep insights into the structure-performance relationship of PtSn/metal oxide composite catalysts, which would be helpful for the future design and fabrication of high-performance Pt-based ethanol oxidation reaction catalysts.     

Effects of Metal Electrode Support on the Catalytic Activity of Fe(oxy)hydroxide for the Oxygen Evolution Reaction in Alkaline Media

FeO_xH_y and Fe-containing Ni/Co oxyhydroxides are the most-active catalysts for the oxygen evolution reaction (OER) in alkaline media. However, the activity of Fe sites appears strongly dependent on the electrode-substrate material and/or the elemental composition of the matrix in which it is embedded. A fundamental understanding of these interactions that modulate the OER activity of FeO_xH_y is lacking. We report the use of cyclic voltammetry and chronopotentiometry to assess the substrate-dependent activity of FeO_xH_y on a number of commonly used electrode substrates, including Au, Pt, Pd, Cu, and C. We also evaluate the OER activity and Tafel behavior of these metallic substrates in 1 M KOH aqueous solution with Fe³⁺ and other electrolyte impurities. We find that the OER activity of FeO_xH_y varies by substrate in the order Au>Pd≈Pt≈Cu>C. The trend may be caused by differences in the adsorption strength of the Fe oxo ion on the substrate, where a stronger adhesion results in more adsorbed Fe at the interface during steady-state OER and possibly a decreased charge-transfer resistance at the FeO_xH_y-substrate interface. These results suggest that the local atomic and electronic structure of [FeO₆] units play an important role in catalysis of the OER as the activity can be tuned substantially by substrate interactions.     

Ni/Fe物质的量的比对Ni-Fe催化剂表面性质和二硝基甲苯加氢活性的影响

采用Fe粉置换氯化镍溶液中的Ni²⁺制备了Ni-Fe催化剂, 并应用于催化二硝基甲苯加氢合成甲苯二胺的反应中。运用XRD、低温氮吸附-脱附、H₂-TPD、XPS和TEM等技术手段对不同Ni/Fe物质的量的比(n_Ni/n_Fe)下催化剂进行了表征。结果表明, n_Ni/n_Fe对Ni-Fe催化剂表面性质影响显著。当n_Ni/n_Fe为1:4时, Fe抑制Ni氧化的作用达到最大, Ni-Fe催化剂化学氢吸附量和活性物种Ni的分散度分别达到了0.16 mmol·g^-1和23%, 催化剂性能得到较大的提升。在优化的催化剂制备条件下, DNT(二硝基甲苯)的转化率和TDA(甲苯二胺)的选择性分别达到了~100%和99%。另外, 对Ni-Zn漆原镍(Urushibara Ni)催化剂和Ni-Fe催化剂催化DNT加氢反应进程进行了研究, 发现它们有相同的加氢中间产物, 但反应不同阶段的催化速率存在差异。     

Geometric stability of PtFe/PdFe embedded in graphene and catalytic activity for CO oxidation

The direct methanol fuel cell (DMFC) is considered as a promising power source, because of its abundant fuel source, high energy density and environmental friendliness. Among DMFC anode materials, Pt and Pt group metals are considered to be the best electrocatalysts. The combination of Pt with some specific transition metal can reduce the cost and improve the tolerance toward CO poisoning of pure Pt catalysts. In this paper, the geometric stabilities of PtFe/PdFe atoms anchored in graphene sheet and catalytic CO oxidation properties were investigated using the density functional theory method. The results show that the Pt (Pd) and Fe atoms can replace C atoms in graphene sheet. The CO oxidation reaction by molecular O₂ on PtFe–graphene and PdFe–graphene was studied. The results show that the Eley–Rideal (ER) mechanism is expected over the Langmuir–Hinshelwood mechanism for CO oxidation on both PtFe–graphene and PdFe–graphene. Further, complete CO oxidation on PtFe–graphene and PdFe–graphene proceeds via a two‐step ER reaction: CO(gas) + O₂(ads) → CO₂(ads) + O(ads) and CO(gas) + O(ads) → CO₂(ads). Our results reveal that PtFe/PdFe commonly embedded in graphene can be used as a catalyst for CO oxidation. The microscopic mechanism of the CO oxidation reaction on the atomic catalysts was explored.     

Ni/Fe物质的量的比对Ni-Fe催化剂表面性质和二硝基甲苯加氢活性的影响

采用Fe粉置换氯化镍溶液中的Ni²⁺制备了Ni-Fe催化剂,并应用于催化二硝基甲苯加氢合成甲苯二胺的反应中。运用XRD、低温氮吸附-脱附、H₂-TPD、XPS和TEM等技术手段对不同Ni/Fe物质的量的比(n_Ni/n_Fe)下催化剂进行了表征。结果表明,n_Ni/n_Fe对Ni-Fe催化剂表面性质影响显著。当n_Ni/n_Fe为1:4时,Fe抑制Ni氧化的作用达到最大,Ni-Fe催化剂化学氢吸附量和活性物种Ni的分散度分别达到了0.16 mmol·g^-1和23%,催化剂性能得到较大的提升。在优化的催化剂制备条件下,DNT(二硝基甲苯)的转化率和TDA(甲苯二胺)的选择性分别达到了~100%和99%。另外,对Ni-Zn漆原镍(Urushibara Ni)催化剂和Ni-Fe催化剂催化DNT加氢反应进程进行了研究,发现它们有相同的加氢中间产物,但反应不同阶段的催化速率存在差异。