金属–载体强相互作用的粒径效应

<正>1978年,Tauster等发现TiO₂负载的VIII族金属高温还原后对H₂和CO等小分子的化学吸附能力显著降低。他们将这一特殊现象称为金属-载体强相互作用(strong metal-support interaction,SMSI) ~1。随后几十年间,多种Pt族金属(Pt、Pd、Rh、Ni、Ir)与可还原性载体之间的强相互作用在实验方面和表面科学领域被逐渐发现。     

载体相变下Pt-TiO2 SMSI研究及其对CO催化性能的影响

金属-载体强相互作用(SMSI)是多相催化中的一个重要概念, 对负载金属催化剂的稳定性和活性均有重要影响. 目前尽管有关Pt-TiO₂体系的SMSI已有阐述, 但主要围绕载体的结构敏感性(晶面效应)、贵金属的粒径尺寸(尺寸效应)对SMSI的影响进行研究, 而TiO₂的晶型对SMSI的形成是否存在影响目前尚未报道. 在本工作中, 选择青铜矿TiO₂(B)为载体, 通过浸渍法负载Pt得到Pt-TiO₂(B)催化剂, 并在H₂、H₂-O₂氛围对其进行热处理. 研究结果表明, 500 ℃ 高温下H₂处理不仅导致催化剂中载体由青铜矿变为锐钛矿, 而且引起载体迁移至Pt颗粒表面形成几何包覆. 当此催化剂再次经400 ℃ O₂处理, Pt颗粒表面的包覆层消失, 呈现典型的SMSI行为. 借助高分辨透射电子显微镜(HRTEM)以及CO漫反射傅立叶变换红外光谱(CO-DRIFTS)结果分析, TiO₂的晶型转变对SMSI的形成具有重要影响. 此外, 对不同气氛、温度下处理的Pt-TiO₂进行了催化CO氧化性能研究, 结果证明SMSI产生的几何包覆以及载体的氧缺陷对催化CO氧化性能提升发挥了重要作用. 显然, 该工作丰富了Pt-TiO₂体系的SMSI研究, 为其它载体晶相转变(或物相转变)可能诱导SMSI产生提供了参考意义.     

金催化剂研究取得新进展

正1月15日,中科院大连化物所航天催化与新材料研究室在金催化剂研究方面取得新进展,首次发现了在高温氧化条件下的金与非金属氧化物之间的金属载体强相互作用(SMSI)效应,研究成果以通讯形式发表在Journal of the American Chemical Society美国化学会志上。早在70年代末80年代初,研究人员发现二氧化钛等可还原性载体负载的Pt族金属在高温(500℃)还原后会失去对小分子(CO,H_2)     

Pt/TiO2催化剂上金属担体强相互作用的研究

1978年美国Tauster等发现,Pt/TiO₂催化剂经高温(500℃)氢还原后对氢的化学吸附几乎接近零,认为这是Pt和TiO₂之间产生了金属-担体强相互作用(SMSI)的缘故。近年来,虽对SMSI进行了多方面研究,但对作用的本质,抑制氢吸附的原因,至今仍不清楚。     

中科院大连化物所在金属-载体强相互作用研究中取得新进展

正大连化物所傅强研究员和包信和院士研究团队成功地将金属-载体强相互作用(SMSI)拓展并应用到金属/碳化物催化体系,证明了该作用对于设计高效碳化物基催化材料的重要作用。相关研究结果发表在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.)上。金属-载体强相互作用(Strong Metal-Support Interaction,SMSI)是多相催化中的一个重要概念,该作用常常会导致界面电荷转移、金属结构改变、分子吸附调变等现象,最终影响到催化反应性能,     

包围型催化剂的逆向设计合成及催化性能

负载型催化剂,通常是催化活性相负载在比表面积较大的载体上,在多相催化过程中被广泛使用1。很多情况下,载体不仅是用来分散催化活性相/颗粒,它也可以通过与活性相之间的作用来调控活性相的电子及几何结构,参与并影响催化反应过程2。自20世纪70年代,Tauster等人3提出金属–载体强相互作用(SMSI)以来,越来越多的研究关注到活性相和载体之间的界面相互作用及界面密度对催化反应机制及催化性能的影响。     

Au/CeO2中强金属-载体相互作用的形貌效应

以Au/CeO₂为研究对象,通过构建不同形貌的CeO₂载体来研究强金属-载体相互作用（SMSI）的形貌效应。分别以纳米立方块和纳米棒作为载体,通过高分辨（扫描）透射电子显微、光电子能谱、氢程序升温还原等一系列表征方法揭示了CeO₂纳米立方块表面更易发生质量传输并形成CeO_2-x包覆层。此包覆层大幅抑制了催化剂对小分子气体的吸附能力,并减少了催化活性位点的暴露,对探针反应（丁二烯选择性催化加氢）的催化活性影响显著。以上研究结果表明CeO₂纳米立方块比CeO₂纳米棒更易构建SMSI体系。     

无模板剂一锅法合成介孔Ni-CaO-ZrO2 催化剂及其在CH4-CO2重整反应中的应用研究

通过无模板剂一锅法制备出一种具有较大比表面积和孔容的介孔Ni-CaO-ZrO₂催化剂,并将其用于CH₄-CO₂重整反应过程。利用N₂吸附-脱附(BET)、SEM、TEM、X射线粉末衍射(XRD)、程序升温还原(H₂-TPR)以及热重(TG)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,该催化剂具有较强的金属-载体相互作用,这种强金属-载体相互作用(SMSI)使Ni与载体紧密接触,有利于吸附物种在界面进行快速反应,使催化剂在反应过程中具有较高的反应活性和稳定性。虽然反应后的催化剂表面有一定量的积炭生成,但这些积炭多以丝状碳为主,并不会覆盖催化剂的活性位点。     

Pt-TiO2,Pt-Ti2O3与Pt-TiO共溅射薄膜模型催化剂上的金属-担体间相互作用II.电子能谱考察

用XPS与AES(包括深度剖面分析,简称Profile)等电子能谱技术,考察了共溅射方法制备的Pt-TiO_2,Pt-Ti_2O_3和Pt-TiO薄膜模型催化剂在不同温度下氢处理引起的金属-担体相互作用。共溅射薄膜能很好地模拟金属-担体界面层状况。三种样品表现出类似的倾向:在高温氢处理后,CO的吸附被显著抑制,表现出SMSI的特征;同时由XPS检测到表面Pt/Ti原子比明显增大,并伴随有比较稳定的低价钛(Ti~(3+),Ti~(2+))物种生成。这是部分还原的TiO_x扩散进入Pt晶格并与Pt键合成类金属间化合物的结果。还对SMSI的机理进行了讨论。     

中科院大连化物所在金属-载体强相互作用研究中取得新进展北大核心CSCD

大连化物所傅强研究员和包信和院士研究团队成功地将金属-载体强相互作用(SMSI)拓展并应用到金属碳化物催化体系,证明了该作用对于设计高效碳化物基催化材料的重要作用。相关研究结果发表在《美国化学会志》(J.Am.Chem.Soc.)上。