金属蒸气法制备高分散Co／SiO2催化剂及其研究

金属蒸气(原子)合成是本世纪六十年代末发展起来的一种新的合成技术。七十年代，人们主要利用这项技术合成新的无机和金属有机化合物。近年来，利用金属蒸气合成法合成新材料的报道不断涌现，其中最引人注目的是制备高分散负载零价金属催化剂叫。1988年     

负载Ni金属有序介孔氧化铝催化剂的制备及表征

采用原位合成法和传统浸渍法以价格低廉的硝酸铝作为铝源, 聚乙二醇1540为模板剂, 硝酸镍为镍源, 制备出负载Ni金属有序介孔氧化铝催化剂, 并采用BET、TEM、XRD、TG多种测试技术对合成催化剂的物理化学性质和结构特征进行了表征. 实验结果表明, 两种方法均能制备出比表面积大(＞210 m2·g-1)、孔径分布窄(4 nm左右)的负载Ni金属介孔氧化铝催化剂. 与浸渍法相比, 原位合成法所制备的负载Ni金属有序介孔氧化铝镍离子与载体具有更强的相互作用力, 且孔结构具有一定的有序性.     

溶剂化金属原子浸渍法制备高分散负载型催化剂——ⅩⅤⅠ.聚合物负载La-Ni和Ni催化剂的性质

应用溶剂化金属原子浸渍(Solvated metal atom impregnation)技术制备了D-72树脂负载的和非负载的La-Ni和Ni催化剂.X-ray diffraction和磁测定结果表明La-Ni催化剂中La和Ni已形成合金.合金和镍颗粒极小,平均直径小于4.0nm.负载催化剂的金属粒度小于非负载催化剂.X-rayphotoelectron spectroscopy结果表明Ni主要以零价态存在,La以金属La和La_2O_3存在.在丙酮和二丙酮醇加氢反应中,D-72负载催化剂的活性均高于对应的非负载催化剂.     

溶剂化金属原子浸渍法制备高分散负载型催化剂——Ⅹ.K-Fe/硅沸石催化剂在CO/H_2合成低碳烯烃反应中的催化性能

溶剂化金属原子浸渍(SMAI)法是制备高分散负载型催化剂的一种新方法,它可减少活性组分在载体表面的聚集,使金属组分得到均匀分散,绝大多数金属颗粒的粒度小于25A,且粒度分布范围较窄。以前的工作大多选用Al_2O_3、MgO和SiO_2等无机氧化物或活性炭作为催化剂载体,载体多为无孔或微孔材料,载体的比表面限制了活性组分的负载量及分散度。本文采用憎水、亲有机物的中孔(5—6A)硅沸石作为载体,以溶剂化金属原子浸渍法制备了K-Fe/硅沸石,作为CO加氢合成低碳烯烃反应的催化剂,由于SMAI催化剂活性组份高度分散,同时沸石载体孔道具有良好的择形效应,从而有利于CO的转化和低碳烯烃的生成。     

单原子催化剂的制备、表征及催化性能

单原子催化剂(SACs)是指金属以单原子形式均匀分散在载体上形成的具有优异催化性能的催化剂.与传统载体型催化剂相比,SACs具有活性高、选择性好及贵金属利用率高等优点,在氧化反应、加氢反应、水煤气变换、光催化制氢以及电化学催化等领域都具有广泛应用,是目前催化领域的研究热点之一.常见的SACs制备方法有共沉淀法、浸渍法、置换反应法、原子层沉积法以及反奥斯瓦尔德熟化法等.实验及理论研究表明,单原子催化剂高的活性和选择性可归因于活性金属原子和载体之间的相互作用及由此引起的电子结构改变.载体是影响单原子催化剂性能的重要因素之一.目前常用的SACs载体有金属氧化物、二维材料和金属纳米团簇等,本文着重综述了这三种负载型SACs的制备、表征、催化性能及催化机理,并概述了SACs未来可能的发展方向和应用.研究表明,共沉淀法、湿浸渍法和反奥斯瓦尔德熟化法等方法可用来制备氧化物负载的SACs.高角环形暗场像-扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)表明金属是以单原子形式均匀分散在载体上,近边X射线吸收精细结构(XANES)结果表明金属原子与载体之间存在着强相互作用.实验和理论研究均表明该类催化剂在CO氧化反应、水煤气转化及乙炔加氢生成乙烯等反应中具有高的催化活性和稳定性.采用化学气相沉积法和原子层沉积法等方法可以将金属原子稳定地负载在具有缺陷活性位点的石墨烯、MXene及六方氮化硼等二维材料上并相应制备出SACs.X射线吸收精细结构谱(EXAFS)和XANES分析表明样品中金属以单原子形式存在,而且金属原子与载体之间也存在着强相互作用,理论计算表明金属原子与二维载体之间的电荷转移是SACs活性高的主要原因.置换反应法和连续还原法是制备溶胶型SACs的有效方法,其中置换反应法可将活性金属原子原位组装在金属模板团簇的顶点位置,连续还原法可将活性原子负载于金属模板团簇的表面.DFT计算表明活性原子和金属模板团簇之间存在电荷转移效应,这是溶胶型SACs具有非常高的催化活性的主要原因.SACs下一步的研究方向可能是:(1)研究开发新型SACs,尽可能提高催化剂中活性金属原子的含量;(2)深入研究SACs的结构、活性以及催化机理之间的关系;(3)尝试将SACs大规模应用于工业催化.     

溶剂化金属原子浸渍法制备高分散负载型催化剂——ⅩⅤⅠ.聚合物负载La-Ni和Ni催化剂的性质

 应用溶剂化金属原子浸渍(Solvated metal atom impregnation)技术制备了D-72树脂负载的和非负载的La-Ni和Ni催化剂.X-ray diffraction和磁测定结果表明La-Ni催化剂中La和Ni已形成合金.合金和镍颗粒极小,平均直径小于4.0nm.负载催化剂的金属粒度小于非负载催化剂.X-rayphotoelectron spectroscopy结果表明Ni主要以零价态存在,La以金属La和La₂O₃存在.在丙酮和二丙酮醇加氢反应中,D-72负载催化剂的活性均高于对应的非负载催化剂.     

溶剂化金属原子浸渍法制备高分散负载型催化剂——Ⅵ.聚合物负载Ni-Cu双金属催化剂的制备及其研究

本文利用金属蒸气法制备了Ni-Cu/D72双金属催化剂。TEM和XRD的测定结果表明该催化剂的分散度很高。金属原子簇颗粒的平均直径为2.1nm。XPS测定结果表明,金属镍主要以Ni(Ⅱ)存在,铜主要以零价态存在,与金属蒸气法制备的Ni-Cu/SiO_2和Ni-Cu/r-Al_2O_3催化剂相比,Ni-Cu/D72催化剂在丙酮和二丙酮醇加氢反应中具有较高的催化活性。     

单原子催化剂的制备、表征及催化性能（英文）

单原子催化剂(SACs)是指金属以单原子形式均匀分散在载体上形成的具有优异催化性能的催化剂.与传统载体型催化剂相比,SACs具有活性高、选择性好及贵金属利用率高等优点,在氧化反应、加氢反应、水煤气变换、光催化制氢以及电化学催化等领域都具有广泛应用,是目前催化领域的研究热点之一.常见的SACs制备方法有共沉淀法、浸渍法、置换反应法、原子层沉积法以及反奥斯瓦尔德熟化法等.实验及理论研究表明,单原子催化剂高的活性和选择性可归因于活性金属原子和载体之间的相互作用及由此引起的电子结构改变.载体是影响单原子催化剂性能的重要因素之一.目前常用的SACs载体有金属氧化物、二维材料和金属纳米团簇等,本文着重综述了这三种负载型SACs的制备、表征、催化性能及催化机理,并概述了SACs未来可能的发展方向和应用.研究表明,共沉淀法、湿浸渍法和反奥斯瓦尔德熟化法等方法可用来制备氧化物负载的SACs.高角环形暗场像-扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)表明金属是以单原子形式均匀分散在载体上,近边X射线吸收精细结构(XANES)结果表明金属原子与载体之间存在着强相互作用.实验和理论研究均表明该类催化剂在CO氧化反应、水煤气转化及乙炔加氢生成乙烯等反应中具有高的催化活性和稳定性.采用化学气相沉积法和原子层沉积法等方法可以将金属原子稳定地负载在具有缺陷活性位点的石墨烯、MXene及六方氮化硼等二维材料上并相应制备出SACs.X射线吸收精细结构谱(EXAFS)和XANES分析表明样品中金属以单原子形式存在,而且金属原子与载体之间也存在着强相互作用,理论计算表明金属原子与二维载体之间的电荷转移是SACs活性高的主要原因.置换反应法和连续还原法是制备溶胶型SACs的有效方法,其中置换反应法可将活性金属原子原位组装在金属模板团簇的顶点位置,连续还原法可将活性原子负载于金属模板团簇的表面.DFT计算表明活性原子和金属模板团簇之间存在电荷转移效应,这是溶胶型SACs具有非常高的催化活性的主要原因.SACs下一步的研究方向可能是:(1)研究开发新型SACs,尽可能提高催化剂中活性金属原子的含量;(2)深入研究SACs的结构、活性以及催化机理之间的关系;(3)尝试将SACs大规模应用于工业催化.     

柴油加氢精制催化剂制备技术

柴油加氢精制催化剂制备技术的发展大致经历了3个阶段,由此形成了三代柴油加氢催化剂:单层分散的负载型金属硫化物催化剂,多层分散的负载型金属硫化物催化剂和非负载型金属硫化物催化剂.本文对金属硫化钼基柴油加氢精制催化剂的应用背景、制备思想及催化剂研究开发现状进行了系统的总结,对柴油加氢催化剂的发展方向进行了展望.     

柴油加氢精制催化剂制备技术

柴油加氢精制催化剂制备技术的发展大致经历了3个阶段,由此形成了三代柴油加氢催化剂:单层分散的负载型金属硫化物催化剂,多层分散的负载型金属硫化物催化剂和非负载型金属硫化物催化剂.本文对金属硫化钼基柴油加氢精制催化剂的应用背景、制备思想及催化剂研究开发现状进行了系统的总结,对柴油加氢催化剂的发展方向进行了展望.     

二氧化钛负载单原子催化剂用于光催化反应的研究（英文）

二氧化钛是目前被广泛研究和运用的金属氧化物。该文章总结当前二氧化钛负载单原子金属,包括铂、钯、铱、铑、铜、钌等催化剂的制备方法、表征手段和光催化反应的运用。二氧化钛表面负载单原子金属的主要制备方法包括表面缺陷法、表面修饰、高温脉冲及表面金属配体组装等。该文章探讨这些制备方法的控制条件和实用范围,并讨论负载型单原子催化剂的表征手段,包括电镜表征(球差校正扫描透射显微镜和扫描隧道显微镜)和谱学分析(扩展的X-光吸收精细结构分析、分子探针红外吸收谱等)。最后文章针对二氧化钛负载单原子催化剂在光催化水裂解产氢的作用机理和在光催化二氧化碳还原反应的运用做出讨论。     

柴油加氢精制催化剂制备技术

柴油加氢精制催化剂制备技术的发展大致经历了3个阶段,由此形成了三代柴油加氢催化剂:单层分散的负载型金属硫化物催化剂,多层分散的负载型金属硫化物催化剂和非负载型金属硫化物催化剂。本文对金属硫化钼基柴油加氢精制催化剂的应用背景、制备思想及催化剂研究开发现状进行了系统的总结,对柴油加氢催化剂的发展方向进行了展望。     

溶剂化金属原子浸渍法制备高分散负载型催化剂 Ⅷ.Ni-Cu双金属催化剂的XRD,XPS和磁测定表征和CO加氢活性

应用溶剂化金属原子浸渍(SMAI)技术制备了γ-Al_2O_3,SiO_2和D-72树脂负载的Ni-Cu双金属催化剂。用XRD,XPS和磁方法进行了表征,表明这些双金属催化剂中都有Ni-Cu合金生成,合金颗粒的组成不均匀。与通常观察到的Ni-Cu催化剂中Cu在表面富集或生成均相合金不同,这些催化剂是表面Ni富集。CO加氢反应结果表明SMAI Ni-Cu催化剂的活性大于相同组成的常规浸渍法制备的CI Ni-Cu催化剂。     

光化学法制备基于(001)面暴露的锐钛矿和商用P25二氧化钛的 单原子分散钯催化剂

单原子分散催化剂由于其独特的结构和性质,在催化研究中已展现出巨大的潜力,成为了催化研究的前沿领域.传统的催化剂制备方法(例如共沉积,浸渍法等)在单原子分散催化剂的制备中卓有成效,但不断涌现的新方法能够制备出传统方法不能制备的新型单原子分散催化剂.最近,光化学方法由于其步骤简单和制备条件温和的优点而引起了广泛关注.在之前的研究中我们揭示了光化学法制备单原子分散催化剂的分子机制.我们发现,紫外光照的作用在于将二氧化钛纳米片表面的乙二醇基激发生成乙二醇自由基,后者不仅有利于氯钯酸根中氯离子的脱除,还可通过Pd–O键将钯原子锚定在载体上,形成了独特的"钯-乙二醇-二氧化钛"的界面.根据对光化学法制备技术的理解,本文将光化学法拓展到其他二氧化钛体系,成功制备了基于(001)面暴露的锐钛矿纳米晶和商用二氧化钛P25的单原子分散钯催化剂.通过吸附和紫外光照,可以在室温下简单地制备单原子分散钯催化剂.扩展X射线吸收精细结构实验表明,紫外光照的作用是促进钯原子上氯离子的离去和更多Pd–O键的形成.与通过其它方法制备的催化剂相比,光化学法制备的两种Pd1/TiO2催化剂在苯乙烯的催化氢化反应中表现出更高的活性和稳定性.转化频率TOF为商用Pd/C催化剂的6倍.单原子分散催化剂为研究催化反应中复杂的界面效应提供了理想的模型体系.由于CO的催化氧化反应性能对金属活性中心的化学配位环境高度敏感,因此我们选择它作为模型反应以研究光化学法制备的单原子分散催化剂之间的差异.结果发现,两种载体制备的单原子分散钯催化剂都具有很好的催化CO氧化低温活性,373 K时CO转化率均可高达96％.其中,负载在(001)面暴露的锐钛矿纳米晶的催化剂在343 K时TOF高达6.7×10–3 s–1,比有文献报道的活性最高的Pd/La-修饰Al2O3催化剂在相同条件下高3.3倍,是目前Pd基催化剂在催化CO氧化反应中的活性最佳记录.这可能是由于二氧化钛的载体效应引起的.虽然两种催化剂的催化活性相当,但Pd/P25的表观活化能比Pd/TiO2(NC)高一倍左右.两种催化剂的金属都以单原子态分布,催化CO氧化反应的机制却可能完全不同.这说明单原子分散催化剂的性能与载体的表面性质密切相关.本文为单原子催化中载体的选择和原子尺度的界面调控提供了新的研究思路.     

光化学法制备基于(001)面暴露的锐钛矿和商用P25二氧化钛的单原子分散钯催化剂（英文）

单原子分散催化剂由于其独特的结构和性质,在催化研究中已展现出巨大的潜力,成为了催化研究的前沿领域.传统的催化剂制备方法(例如共沉积,浸渍法等)在单原子分散催化剂的制备中卓有成效,但不断涌现的新方法能够制备出传统方法不能制备的新型单原子分散催化剂.最近,光化学方法由于其步骤简单和制备条件温和的优点而引起了广泛关注.在之前的研究中我们揭示了光化学法制备单原子分散催化剂的分子机制.我们发现,紫外光照的作用在于将二氧化钛纳米片表面的乙二醇基激发生成乙二醇自由基,后者不仅有利于氯钯酸根中氯离子的脱除,还可通过Pd–O键将钯原子锚定在载体上,形成了独特的"钯-乙二醇-二氧化钛"的界面.根据对光化学法制备技术的理解,本文将光化学法拓展到其他二氧化钛体系,成功制备了基于(001)面暴露的锐钛矿纳米晶和商用二氧化钛P25的单原子分散钯催化剂.通过吸附和紫外光照,可以在室温下简单地制备单原子分散钯催化剂.扩展X射线吸收精细结构实验表明,紫外光照的作用是促进钯原子上氯离子的离去和更多Pd–O键的形成.与通过其它方法制备的催化剂相比,光化学法制备的两种Pd_1/TiO_2催化剂在苯乙烯的催化氢化反应中表现出更高的活性和稳定性.转化频率TOF为商用Pd/C催化剂的6倍.单原子分散催化剂为研究催化反应中复杂的界面效应提供了理想的模型体系.由于CO的催化氧化反应性能对金属活性中心的化学配位环境高度敏感,因此我们选择它作为模型反应以研究光化学法制备的单原子分散催化剂之间的差异.结果发现,两种载体制备的单原子分散钯催化剂都具有很好的催化CO氧化低温活性,373 K时CO转化率均可高达96%.其中,负载在(001)面暴露的锐钛矿纳米晶的催化剂在343 K时TOF高达6.7×10~(–3) s~(–1),比有文献报道的活性最高的Pd/La-修饰Al_2O_3催化剂在相同条件下高3.3倍,是目前Pd基催化剂在催化CO氧化反应中的活性最佳记录.这可能是由于二氧化钛的载体效应引起的.虽然两种催化剂的催化活性相当,但Pd/P25的表观活化能比Pd/TiO_2(NC)高一倍左右.两种催化剂的金属都以单原子态分布,催化CO氧化反应的机制却可能完全不同.这说明单原子分散催化剂的性能与载体的表面性质密切相关.本文为单原子催化中载体的选择和原子尺度的界面调控提供了新的研究思路.     

金属蒸气合成法制备燃料电池电极催化剂Ⅰ.Ag_n/C电极的制备及性质

金属蒸气合成法(MVS)已用于新材料的制备。我们曾报道用此法制备负载型金属催化剂。本文报道用MVS法制备的Ag_n/C燃料电池电极的结构与催化性能。     

高分子负载胶态金属催化剂的制备

本文综述了高分子负载胶态金属催化剂的制备方法。高分子负载的胶态金属催化剂主要通过三种途径来制备,即直接从金属晶体制备,通过金属前身分子制备和金属有机单体的聚合。并对各种制备方法和所制得的催化剂的特点和特征进行了评述。     

微乳法制备的负载型铑催化剂粒子大小对CO加氢反应性能的影响

 利用微乳法,通过调节W0值(水与表面活性剂的摩尔比), 实现了负载型Rh/SiO2催化剂中金属铑粒子大小的可控合成. 该催化剂具有核壳结构,其中铑为核, SiO2为壳. TEM表征及反应评价结果显示金属铑的粒子大小(1.8～5.0 nm)对CO加氢反应性能具有显著的影响. 当粒子大小为3 nm时, CO加氢反应活性存在最小值; 随着粒子的进一步增大, CO加氢反应活性上升. 与浸渍法制备的催化剂相比,微乳法制备的催化剂粒子大小均一; 对负载量相同、平均粒子大小相同的两种催化剂,微乳法合成的Rh/SiO2催化剂对CO加氢反应具有较高的催化活性.     

溶剂化金属原子浸渍法制备高分散负载型催化剂 Ⅺ.La—Ni催化剂的表征及催化加氢活性

应用溶剂化金属原子浸渍(SMAI)技术制备了非负载和SiO_2负载的La-Ni双金属催化剂。XRD和磁测定结果表明催化剂中La-Ni已形成合金。合金颗粒分散度很高,平均直径小于4.0nm。XPS结果表明Ni主要以零价态存在,La以金属La和La_2O_3形式存在。在二丙酮醇和糠醛加氢反应中,La-Ni催化剂的活性大于纯Ni催化剂,La起了助催化剂的作用。而在丙酮加氢反应中La-Ni催化剂的活性却小于纯Ni催化剂。     

水滑石基负载型催化剂的制备及其在催化反应中的应用

负载型催化剂作为一类重要工业催化剂,广泛应用于合成氨工业、能源化工和精细化工等重要的工业生产过程.水滑石（LDHs）是一类阴离子型二维层状无机功能材料,其具有层板元素比例可调、金属阳离子高分散和结构拓扑转变等特性,在多相催化中,其作为负载型催化剂的前体或者载体具有广阔的应用前景.总结了以LDHs或其拓扑转变得到的复合金属氧化物（MMO）作为催化剂载体,以LDHs作为催化剂前体,制备高性能的负载型单金属或双金属催化剂,聚焦于其在电催化、氧化脱氢、选择性加氢和合成气转化反应中的最新研究进展.最后,进一步讨论了LDHs基负载型催化剂未来的发展趋势以及面临的挑战,并提出了解决这些问题的有效方案.