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相似文献
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1.
林坚  王晓东  张涛 《催化学报》2016,(11):1805-1813
CO氧化可能是多相催化领域最常见的反应,它不仅能作为探针反应研究催化剂结构、反应活性位等,而且在诸多实际过程如空气净化、汽车尾气污染物控制、燃料电池所用氢源净化等扮演重要角色.最早的 CO氧化催化剂为霍加拉特剂,其组分主要为 CuO与 MnO2混合氧化物,然而在实际应用过程中存在低温活性低、吸湿易失活等缺点.1987年, Haruta等发现湿化学法制备的氧化物负载 Au催化剂表现出非常高的低温 CO氧化活性及耐水稳定性,其 Au粒子以纳米尺度分散,进而引发了催化研究领域的“淘金热”及纳米催化研究热潮.而 CO氧化通常作为考察 Au催化剂结构性质的探针反应,也成为考核其它金属催化剂是否具有高活性的判据之一. Pt族金属上 CO氧化反应从 Langmuir等研究开始至今已有100多年,然而低温下该金属催化剂活性与 Au催化剂相比要低一个数量级.本质原因为 Pt族金属上 CO吸附较强, O2吸附与活化受到抑制,而该步骤被认为是 CO氧化的速控步,因而表现出较低的催化活性.通常 Pt族金属催化剂需要100oC以上 CO才能脱附, O2进而得以吸附.目前研究人员采取多种策略,其基本原则为削弱 Pt族金属上 CO吸附强度或者提供其它活性位供 O2吸附与活化.本综述将概括近十年来Pt族金属催化剂 CO氧化研究进展,主要总结室温甚至超低温条件下的研究成果.高活性 CO氧化催化剂主要是通过采用可还原氧化物为载体或助剂,或者改变催化剂表面性质如使表面富 OH基物种来形成. Au催化剂的研究发现,改变金属粒子尺寸极有可能获得不同寻常的催化性能,而常规的 Pt族金属催化剂研究主要是在纳米尺度.近期人们发现逐渐减小 Pt族金属粒子尺寸,从纳米到亚纳米甚至单原子时,其电荷状态逐渐呈正价形式,这有利于削弱其 CO吸附强度.此外,可通过增强金属载体间的相互作用,改变金属载体接触方式,如从核壳到交叉结联结构,构筑出更多的金属载体界面,使得 O2更容易吸附与活化或稳定更多的 OH基物种进而在此界面与吸附的 CO反应.伴随着表征技术的发展, CO氧化机理的认识也更加深入,这给催化剂的设计带来更多新的思路.(1)改变 CO吸附活化位,将 CO吸附活化位从金属转移到载体上,从而大大降低 CO吸附强度,活化的 CO物种在反应过程中容易溢流到金属载体界面处,这甚至有利于超低温度下(–100oC左右) CO氧化.(2)改变 O2活化形式. O2通常在 Pt族金属上容易以解离氧原子形式存在,通过改变载体、金属载体界面性质使得 O2以分子氧形式活化,如形成超氧或过氧物种,这有利于降低 CO氧化的活化能垒,进而提高其低温甚至超低温下 CO氧化活性.今后,设计并合成出在超低温度下能够氧化 CO的 Pt族金属催化剂将成为 CO氧化催化剂研究的重要方向之一.  相似文献   

2.
负载型金催化剂在CO氧化反应中具有良好的低温活性,受到了研究者的广泛关注,其催化性能与载体的性质密切相关.氧化铝具有廉价易得、比表面积大和热稳定性好等优点.然而,作为一种非还原性载体,氧化铝提供活性氧物种的能力差,与还原性载体相比催化剂的CO氧化活性较低.理论计算和实验结果表明,在金催化剂中引入过渡金属镍能够有效促进氧分子在催化剂表面的吸附和活化,从而提升金催化剂活性.此外,过渡金属的存在能够提高金的分散度,增加活性位数目,防止在高温预处理过程中金颗粒的烧结,从而提高催化剂的活性和稳定性.基于上述考虑,本文在氧化铝纳米片合成过程中原位引入硝酸镍,以实现对氧化铝载体的改性,然后负载金并应用于CO氧化反应.结果表明,当载体中的Ni/Al摩尔比为0.05,金负载量为1wt%时,采用还原性气氛对催化剂进行预处理可以得到具有CO氧化性能优良的金催化剂, 20 oC下CO转化率即可达100%.预处理气氛能够显著影响催化活性,采用还原性气氛预处理后催化剂活性明显优于氧化性气氛预处理.采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、氧气程序升温脱附(O2-TPD)、CO吸附原位红外光谱(CO-DRIFT)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段进一步研究了镍掺杂对Au/Al2O3催化剂上CO氧化反应的促进作用机制.XRD测试未观察到明显的金或镍衍射峰,表明金或镍物种均为高分散.HRTEM结果进一步证实,引入镍物种后金颗粒的粒径由3.6 nm减小为2.4 nm,表明镍掺杂有助于提高金的分散度.而XPS结果显示,镍掺杂催化剂中金与镍存在电子转移,而镍仍以Ni O为主.H2-TPR结果表明,镍掺杂的催化剂前驱体中的金物种更容易被还原.O2-TPD结果证实,镍掺杂催化剂能够引入更多的氧空位,促进氧分子的吸附和活化,从而促进CO氧化反应的进行.CO-DRIFT结果表明,相比于氧化性气氛,采用还原性气氛预处理后金物种的电子云密度增加, CO吸附增强.而对于镍掺杂的催化剂,金物种吸附CO分子的能力进一步提高,有利于CO氧化反应的进行.综上,镍掺杂能够有效提高催化剂中金的分散度,增强催化剂对CO的吸附,促进氧气分子的吸附和活化,从而提高了催化剂的CO氧化活性.  相似文献   

3.
高效负载型Pd催化剂的制备及其在CO低温氧化反应中的机理探究是近年来的研究热点.普遍认为,Pd催化剂上的CO氧化反应遵循Langmuir-Hinshelwood机理:首先,CO吸附于Pd物种表面;然后,CO与催化剂表面的晶格氧发生反应转化为CO2,反应发生在金属-载体界面.另外,高分散的Pd活性物种有利于CO氧化反应.同时载体的形貌、暴露的晶面、氧空位以及孔结构等都是影响催化剂活性的重要因素.CeO2纳米管具有独特的管状特征和较高的比表面积,是一种潜在的CO低温氧化催化剂载体.本文利用乙醇还原法,以CeO2纳米管为载体,制备不同Pd含量的Pd/CeO2-nanotube纳米催化剂,并利用N2吸附脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、CO程序升温脱附(CO-TPD)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段,探索纳米催化剂载体形貌对CO氧化反应活性的影响.氮气吸脱附结果表明,Pd/CeO2-nanotube具有较高的比表面积(58.0 m2/g),且存在介孔结构.XRD表征发现,Pd/CeO2-nanotube的衍射峰对应立方萤石型结构的CeO2的(111),(200),(220),(311)等品面.TEM结果表明,Pd/CeO2-nanotube具有均匀的纳米管形貌,其外径为40-60 nm,Pd纳米颗粒均匀分散在其表面.CO-TPD结果表明,Pd/CeO2-nanotube在1 10℃附近具有很强的脱附峰,在370℃和600℃附近分别具有较宽和较弱的脱附峰,这表明该催化剂具有较多的吸附位,且具有很强的CO吸附能力;CO不可逆吸附量计算结果表明,该催化剂上的Pd具有很高的表面分散度(23.3%),Pd颗粒尺寸为7.3 nm.XPS表征显示,Pd以pd2+的形式分散于CeO2纳米管的表面,且与载体发生相互作用,存在Pd-O-Ce键;同时该催化剂表面存在丰富的Ce3+,为反应提供更多的氧空位.0.9Pd/CeO2-nanotube纳米催化剂在CO氧化反应中表现出优良的活性,能在100℃实现CO的完全转化;通过计算发现,该催化剂具有较高的TOF值(0.63 s-1),由Arrhenius 曲线可得到该催化剂的活化能为26.5 kJ/mol.综上可见:金属活性组分的尺寸和分散度、载体的结构特征、CO吸附能力以及金属-载体间的相互作用决定催化剂的性能.Pd/CeO2-nanotube的高比表面积有利于Pd的分散;其强CO吸附能力有利于CO吸附于Pd物种表面;催化剂表面丰富的Ce3+能为反应提供更多的氧空位,Pd-O-Ce键的形成能增强金属-载体间的相互作用,有利于CO与催化剂表面品格氧发生反应.同时催化剂介孔结构有利于反应气体和产物气体的吸附和扩散,因此,Pd/CeO2-nanotube纳米催化剂在CO氧化反应中表现出优良的活性.  相似文献   

4.
通过等体积浸渍法制备了金属有机骨架材料MIL-53(Al)(MIL:Materials of Institut Lavoisier)负载纳米Pd催化剂.采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构进行了表征.催化剂在反应前后XRD衍射峰保持不变,说明载体MIL-53(Al)具有良好的稳定性.采用TEM对催化剂进行表征,结果表明,MIL-53(Al)的多孔晶体结构有助于形成高度分散的纳米Pd颗粒,样品2.7%(w)Pd/MIL-53中Pd颗粒的平均粒径为2.21 nm.该催化剂在CO氧化反应中表现出较高的催化活性,115°C达到完全转化.同时催化剂可循环使用,多次反应后催化活性和催化剂结构都保持稳定.  相似文献   

5.
6.
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.  相似文献   

7.
通过等体积浸渍法制备了金属有机骨架材料MIL-53(Al) (MIL:Materials of Institut Lavoisier)负载纳米Pd催化剂. 采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂的结构进行了表征. 催化剂在反应前后XRD衍射峰保持不变,说明载体MIL-53(Al)具有良好的稳定性. 采用TEM对催化剂进行表征,结果表明,MIL-53(Al)的多孔晶体结构有助于形成高度分散的纳米Pd颗粒,样品2.7% (w) Pd/MIL-53 中Pd颗粒的平均粒径为2.21 nm. 该催化剂在CO氧化反应中表现出较高的催化活性,115 ℃达到完全转化. 同时催化剂可循环使用,多次反应后催化活性和催化剂结构都保持稳定.  相似文献   

8.
何洪  戴洪兴  王家宁 《催化学报》2011,(8):1329-1335
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...  相似文献   

9.
讨论了金属氧化物载体(MOx)对其负载纳米金催化剂(Au/MOx)上CO氧化反应的影响。采用典型的共沉淀法和沉积-沉淀法在完全相同的焙烧条件下制备了一系列MOx负载金催化剂,以CO氧化转化50%时的反应温度(T1/2)定量评价了MOx载体和Au/MOx催化剂的催化活性。进一步将MOx载体与相应Au/MOx催化剂的T1/2值之差对MOx载体的金属-氧结合能做曲线进行关联,发现二者呈明显的火山型关系。这一结果表明,采用具有适当金属-氧结合能(300–500 atom O)的MOx可大大提高沉积于其上的Au纳米颗粒的催化活性。  相似文献   

10.
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.  相似文献   

11.
Fe(OH)3溶胶的纯化是物理化学溶胶电泳实验中最大的难题,因为传统的火胶棉半透膜渗析纯化法不仅费时费力,而且成功率很低,本文将新型的膜分离技术应用于溶胶的纯化,提出了用自制的聚醚砜超滤膜纯化溶胶的方法,实验结果表明,此法不仅纯化效果好,而且省时省力,简单易行,是替代传统方法的良好方法。  相似文献   

12.
The compound (SiCl3)2Fe(CO)4 was synthesized and structurally characterized by X-ray single-crystal diffraction. It crystallizes in monoclinic, space group P2 1/n with α = 8.287(2), b = 9.829(2), c = 9.042(2) A, β = 96.19(3)°, V= 732.2(3) A^3, C4Cl6FeO4Si2, Mr = 436.77, Z = 2, Dc = 1.981 g/cm^3, F(000) = 424, μ(MoKα) = 2.282 mm^-1, the final R = 0.048 and wR = 0.164 for 1109 observed reflections (I 〉 2σ(I)). The crystal structure of (SiCl3)2Fe(CO)4 reveals that the Si(l)- Fe-Si(l)^a sequence is linear and perpendicular to the Fe(CO)4 cross-shaped plane.  相似文献   

13.
负载型金基催化剂Au/Fe(OH)3催化苯乙烯环氧化反应   总被引:1,自引:0,他引:1  
用共沉淀法制备了Au/Fe(OH)3催化剂, 以叔丁基过氧化氢为氧化剂, 考察焙烧温度和金担载量等对苯乙烯环氧化反应的影响. 结果表明, 催化剂的焙烧温度、金担载量对苯乙烯环氧化反应有较大影响. 在室温下直接合成的质量分数为4.67%的Au/Fe(OH)3催化剂对苯乙烯环氧化反应显示了很好的催化活性, 于80 ℃反应3 h苯乙烯的转化率达到84.1%, 环氧苯乙烷的选择性达到71.5%. 通过X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和Mössbauer分析, 发现催化剂的催化活性与金的价态及铁的化学存在状态有很大关系. 离子态Au3+与载体Fe(OH)3的协同作用对苯乙烯环氧化反应显示出很好的催化活性.  相似文献   

14.
Fe3O4 nanoparticles were coated with aminopropyltriethoxysilane and subsequently reacted with isatin to obtain imine‐bonded Fe3O4 nanoparticles. The addition of ZrOCl2?8H2O or CuCl2 led to the formation of complexes of Zr(IV)/isatin@Fe3O4 or Cu (II)/isatin@Fe3O4 as new magnetically separable catalysts. The synthesized catalysts were characterized using various techniques. These catalysts are shown to be efficient for chemo‐selective oxidation of sulfides to sulfoxides using hydrogen peroxide as oxidative agent. This system has many advantages, such as excellent level of reusability of magnetic catalysts, high yields, simplicity of separation of catalysts using an external magnet, environmental benignity and ease of handling. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

15.
乳液聚合法制备P(St/BA)-KAl(OH)2CO3纳米复合物   总被引:2,自引:0,他引:2  
陈晓锋  温兆银  张向锋  朱修剑 《化学学报》2004,62(11):1055-1059,M004
利用乳液聚合法制备了一种含KAl(OH)2CO3纳米粒子的聚苯乙烯/丙烯酸丁酯复合物.Zeta电位、粒径分布、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等分析表明KAl(OH)2CO3粒子能够稳定地分散于苯丙乳液的乳胶粒中,形成核一壳结构.热失重(TG)分析表明KAl(OH)2CO3粒子的加入能提高复合物的热稳定性,使其在阻燃涂料领域有着潜在的应用前景.  相似文献   

16.
Addition of functionalized zinc-copper reagents to the title complexes proceeds in a highly diastereoselective fashion to afford dienol complexes. The relative configurations of adducts 3d were determined by single X-ray diffraction analysis.  相似文献   

17.
Reactions of 3,6-bis(2-pyridyl)-4-phenylpyridazine (Lph) with [(η6-arene)Ru(μ-Cl)Cl]2 (arene = C6H6, p-iPrC6H4Me and C6Me6), [(η5-C5Me5)M(μ-Cl)Cl]2, (M = Rh and Ir) and [(η5-Cp)Ru(PPh3)2Cl] (Cp = C5H5, C5Me5 and C9H7) afford mononuclear complexes of the type [(η6-arene)Ru(Lph)Cl]PF6, [(η5-C5Me5)M(Lph)Cl]PF6 and [(Cp)Ru(Lph)(PPh3)]PF6 with different structural motifs depending on the π-acidity of the ligand, electronic properties of the central metal atom and nature of the co-ligands. Complexes [(η6-C6H6)Ru(Lph)Cl]PF61, [(η6-p-iPrC6H4Me)Ru(Lph)Cl]PF62, [(η5-C5Me5)Ir(Lph)Cl]PF65, [(η5-Cp)Ru(PPh3)(Lph)]PF6, (Cp = C5H5, 6; C5Me5, 7; C9H7, 8) show the type-A binding mode (see text), while complexes [(η6-C6Me6)Ru(Lph)Cl]PF63 and [(η5-C5Me5)Rh(Lph)Cl]PF64 show the type-B binding mode (see text). These differences reflect the more electron-rich character of the [(η6-C6Me6)Ru(μ-Cl)Cl]2 and [(η5-C5Me5)Rh(μ-Cl)Cl]2 complexes compared to the other starting precursor complexes. Binding modes of the ligand Lph are determined by 1H NMR spectroscopy, single-crystal X-ray analysis as well as evidence obtained from the solid-state structures and corroborated by density functional theory calculations. From the systems studied here, it is concluded that the electron density on the central metal atom of these complexes plays an important role in deciding the ligand binding sites.  相似文献   

18.
Activated carbon (AC) supported silver catalysts were prepared by incipient wetness impregnation method and their catalytic performance for CO preferential oxidation (PROX) in excess H2 was evaluated. Ag/AC catalysts, after reduction in H2 at low temperatures (≤200 °C) following heat treatment in He at 200 °C (He200H200), exhibited the best catalytic properties. Temperature-programmed desorption (TPD), X-ray diffraction (XRD) and temperature-programmed reduction (TPR) results indicated that silver oxides were produced during heat treatment in He at 200 °C which were reduced to metal silver nanoparticles in H2 at low temperatures (≤200 °C), simultaneously generating the adsorbed water/OH. CO conversion was enhanced 40% after water treatment following heat treatment in He at 600 °C. These results imply that the metal silver nanoparticles are the active species and the adsorbed water/OH has noticeable promotion effects on CO oxidation. However, the promotion effect is still limited compared to gold catalysts under the similar conditions, which may be the reason of low selectivity to CO oxidation in PROX over silver catalysts. The reported Ag/AC-S-He catalyst after He200H200 treatment displayed similar PROX of CO reaction properties to Ag/SiO2. This means that Ag/AC catalyst is also an efficient low-temperature CO oxidation catalyst.  相似文献   

19.
A conjugated crosslinked polyazomethine containing pyridine units ( PAM‐Py ) was prepared from two commercial monomers, 2,6‐diaminopyridine and isophthaldehyde, under microwave heating in only 30 min. Taking advantage of its thermal and chemical stability, porosity (SBET of 192 m2/g), insolubility, and ability to coordinate metals through the pyridine or imine N atoms, ruthenium‐, aluminum‐, iron‐, and cobalt‐poly(azomethine‐pyridine) complexes ( PAM‐PyM ) were prepared. The resulting metal polymers were evaluated as heterogeneous catalysts for the cycloaddition of CO2 to epoxides yielding selectively the corresponding cyclic carbonates. All heterogeneous catalysts showed an extraordinary effectiveness with very high yields of epoxide conversion (up to 98%), turnover numbers up to 7425, and were reused at least five times without loss in catalytic activity. © 2018 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2018 , 56, 1946–1952  相似文献   

20.
The adsorption of Fe(CO)4 on various types of boron nitride nanotubes (BNNTs) areinvestigated by employing density functional theory. Our results indicate that Fe(CO)4 prefers to adsorb on the top of nitrogen atom via Fe atom, and the electronic property analysis indicates that the adsorption of Fe(CO)4 can reduce the band-gap of BNNTs.  相似文献   

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