CO在Pd/Al2O3壳型催化剂上的吸脱附和表面氧化反应

在高真空系统中采用化学吸附,T2D和T2SR技术研究了CO在Pd/Al_2O_3壳型催化剂上的吸脱附行为和表面氧化反应。结果表明在室温下CO不仅吸附在Pd原子上,还可以吸附在Al_2O_3上,其中一部分是易于脱附的弱吸附,在室温～450℃之间出现相当于三种吸附型式的程脱峰。低温和中温程脱峰中以CO为主,CO_2占少量。高温程脱峰中CO_2显著增多。当先吸附氧,后吸附CO时,则发生剧烈的表面氧化反应。还发现CO在PdO/Al_2O_3上的化学吸附键合能力比在Pt/Al_2O_3上弱。Pd在Al_2O_3上的壳层厚度太薄,晶粒增大至一定程度时,CO化学吸附中心数目明显减少。 根据实验结果讨论了CO在Pd/Al_2O_3壳型催化剂上的表面氧化反应机理,Pd价态和晶粒大小与CO吸脱附行为之间的联系。     

Pd/Al2O3催化剂制备因素的研究

Pd/Al_2O_3催化剂的制备通常包括浸渍、烘干、焙烧和还原等步骤。当改变pH值时,H_2PdCl_4溶液以及H_2PdCl_4-Al_2O_3样品的紫外吸收光谱发生变化。可能是H_2PdCl_4在Al_2O_3表面发生配位吸附。用光学显微镜、俄歇光谱、H_2-O_2滴定技术考察了H_2PdCl_4浸渍液的pH值变化时所制得的Pd/Al_2O_3催化剂表面性质发生的变化。TPSR的结果表明,钯的晶粒大小在34—75埃之间时,对CO的表面氧化反应影响不大。从俄歇线扫描发现壳型Pd/Al_2O_3催化剂在焙烧过程中金属钯向表层迁移。     

低温下Pt/Al_2O_3和Pd/Al_2O_3光辅助乙二醇水相重整制氢研究

采用浸渍还原法制备了氧化铝负载的Pt和Pd纳米颗粒催化剂,用于光辅助乙二醇水相重整制氢反应。结果表明,光照能够有效降低乙二醇水相重整制氢的活化能,Pt/Al_2O_3比Pd/Al_2O_3具有更高的H_2转换频率(TOF)和更低的CO选择性。采用XRD、TEM、UV-vis等技术对催化剂的结构和形貌进行了表征,原位漫反射红外光谱(DRIFTS)表明,光照能促进乙二醇分子O-H键的断裂。理论计算表明,Pt/Al_2O_3催化乙二醇重整制氢反应产物中较低的CO选择性主要归因于CO在Pt表面较小的反应能垒,能够较快与H_2O解离的O反应生成CO_2。     

H_20对CO在Pt/Al_20_3上吸附态的影响

利用红外光谱方法考察了在Pt/Al_2O_3催化剂上Pt晶粒大小和共吸附H_2O对CO吸附态的影响。共吸附H_2O可使CO在Pt/Al_2O_3上的线式吸收带产生远大于文献报道过的红移(△vco=40厘米~(-1) ),谱带宽化和强度增加,而在Pt/SiO_2催化剂上则没有发现类似的效应。还发现CO的吸收带位置因Pt粒子大小不同而异,当D_(pt)足够大时,在共吸附H_2O的作用下,CO在Pt/Al_2O_3上的线式吸收带分裂成双峰,其中高波数峰对H_2O的作用不敏感,低波数峰对H_2O的作用敏感。提出了Al_2O_3表面羟基可以和CO吸附态之间形成氢键的观点,可用以解释在Al_2O_3上高分散的Pt上和纯Pt金属表面上CO吸附态的不同特征。     

CO氢化催化剂表面活性位的动态法研究

用程序升温表面反应(TPSR)和程序升温还原(TPR)以及过渡应答(TR)等动态手段研究Ni/Al_2O_3催化剂表面上CO氢化反应的活性位状况。结果表明, 催化剂表面存在两种类型的活性位。其中A位来自表面上的聚晶体Ni, B位来自Ni与载体Al_2O_3强相互作用形成的Ni-Al化合物。实验结果还表明, CO在两个活性位都有吸附, 但在有H_2参与的条件下, 会影响二个活性位上的CO吸附量。     

用程序升温氧化技术研究Pt/Al2O3催化剂的积炭

用程序升温氧化(TPO)和氢化学吸附研究了Pt/Al_2O_3和Pt-Sn/Al_2O_3催化剂的表面积炭。表明炭可沉积在金属活性中心上,也可沉积在酸性中心部位。在单铂和铂锡催化剂上都有两个代表沉积在金属中心的TPO峰。铂锡催化剂的两个峰的峰温比单铂的高,终合法制备的铂锡催化剂不仅峰温向高温位移,而且温度范围变窄。在催化剂表面积炭过程中测定的氢化学吸附表明:氢吸附量开始下降很快,并逐渐变慢直至保持不变。说明铂表面的某些部位容易积炭,另一些部位难以积炭。对于Pt/Al_2O_3,有15%的铂表面是裸露的。Sn的加入减少了表面积炭,使裸露表面增加到30%。     

循环积炭-烧炭处理对Pt/Al_2O_3和PtSn/Al_2O_3催化剂表面性质的影响——Ⅱ.再生催化剂的表面反应

应用C_2H_4-H_2滴定方法考察了Pt/Al_2O_3和PtSn/A1_2O_3催化剂经过n-C_4H_(10)积炭反应及氧烧炭循环后催化剂金属中心的变化。发现随循环次数增加,Sn对Pt表面的分割作用减弱,催化剂单铂中心减少而多铂中心增加。积炭催化剂的程序升温表面反应进一步揭示了多次循环后PtSn/Al_2O_3催化剂上烃分子脱氢深度增加,表面含炭物加氢活性减弱。表明经过循环积炭-烧炭处理的双金属PtSn催化剂一定程度地表现出Pt/Al_2O_3催化剂的性质。     

CO在Pt/A12O3催化剂上歧化的研究

利用程序升温脱附(TPD)和差分红外光谱方法研究了CO在Pt/Al_2O_3上的吸附和脱附。发现CO在Pt/A1_2O_3上的TPD谱存在一系列的极大值,由TPD气相产物的组成分析证明除了CO外,尚有CO_2。从差分红外光谱研究发现CO在Pt/Al_2O_3上被吸附时,随温度升高发生歧化反应,生成的CO_2同Al_2O_3表面形成一系列的羧基、羧化物、碳酸盐吸附态,它们的热稳定性不同,热脱附时产生的CO_2则是由这些吸附态脱附而形成的。TPD图谱中的一系列的极大值同这些吸附态的脱附有关。     

Pd/Al2O3催化剂上CO的吸附型式和加氢表面反应

研究了CO在Pd/Al_2O_3催化剂上的化学吸附、红外光谱和加氢表面反应。催化剂中Pd含量和分散度对CO化学吸附中心数目和吸附型式的影响比较显著。随Pd含量或分散度的降低,CO红外振动频率带强度逐渐减小,甚至消失。CO在0.5—6.0％Pd催化剂上有两种相当于桥式和线式的吸附态,在程序升温过程中,CO在Pd上的桥式吸附态比线式吸附态稳定。根据红外光谱和程序升温表面反应实验结果,阐述了CO吸附态和表面反应之间的关系。此外,还从金属与担体相互作用的观点讨论了CO线式振动频带向高波数发生位移的原因。     

Sb对Pd基催化剂用于常压直接合成H_2O_2的促进效应（英文）

H_2O_2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H_2O_2的主要方法,相比之下,利用H_2和O_2直接合成H_2O_2,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H_2O_2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/TiO_2双金属催化剂,并用于常压下H_2O_2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),H_2/O_2程序升温脱附(H_2/O_2-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,H_2O_2的选择性高达73%;但是当Pd/Sb为2时,催化剂对生成H_2O_2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TiO_2上的分散.XPS和H_2-TPD实验,发现,Sb改变了催化剂表面Pd~(2+)/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Sb_2O_3氧化层,覆盖表面的Pd活性位,从而抑制了反应中H_2在催化剂表面的活化以及H_2O_2加氢副反应的发生.O_2-TPD结果表明,随着Sb的加入,O_2的脱附峰明显减弱,表明Pd-Sb/TiO_2不利于O_2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H_2O的连续Pd活性位明显减少,而有利于合成H_2O_2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O_2的非解离活化,从而促进了H_2O_2的高选择性合成.但是过量Sb的加入会抑制催化剂对H_2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