原位掺杂法制备氮掺杂中孔炭及乙炔氢氯化反应性能

聚氯乙烯(PVC)是世界五大工程塑料之一,在工业、农业、建筑、电力及通信等领域有着非常广泛的应用.氯乙烯(VCM)作为合成 PVC的单体,其生产工艺以源于煤化工路线的乙炔氢氯化法工艺为主,但是该工艺目前采用的是氯化汞催化剂,存在较为严重的环境污染问题.开发新型无汞催化剂成为电石法生产 VCM亟待解决的问题.氮掺杂炭基非金属催化剂成本低廉,制备简单,在诸多反应中展现了较好的性能,成为近几年多相催化领域的一个研究热点,在乙炔氢氯化反应中也具有较好的活性,但是对活性中心的鉴别及制备方法的研究还有待深入.本文报道了一种一步原位尿素掺杂氮的中孔炭的制备方法,采用氮气吸附-脱附、高分辨透射电子显微镜、元素分析和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了氮掺杂中孔炭的结构、氮含量及存在形式,并与两步尿素改性方法做了对比,探究了氮掺杂形式与中孔炭乙炔氢氯化反应性能之间的关系,同时考察了尿素用量对氮掺杂中孔炭的氮含量和存在形式的影响.元素分析结果表明,原位合成法能有效地将氮掺杂进骨架中,随着制备过程中尿素用量增加,得到的氮掺杂中孔炭中的氮含量增加,可达3.6 wt%.后处理法的掺氮效果较差,材料氮含量仅为0.2 wt%. XPS测试进一步表明,一步法原位法可以得到石墨型氮占据主导地位的氮掺杂中孔炭,石墨型氮约占70%左右,后处理制备的氮掺杂中孔炭中石墨氮、吡啶氮和吡咯氮三种形式含量相差不大.对不同方法合成的氮掺杂介孔炭的乙炔氢氯化反应催化性能进行了评价,结果显示,无论是原位合成还是后处理制备的氮掺杂中孔炭,其活性均比中孔炭得到一定提升.氮的引入能有效提高材料的乙炔氢氯化反应性能.原位合成法制备的氮掺杂中孔炭在乙炔氢氯化反应中的催化性能远高于后处理法.对于原位合成的氮掺杂中孔炭,在一定范围内,随着氮含量的增加,催化活性提高,但当尿素用量过高时,虽然氮含量增加,催化活性却有所下降,这归因于孔结构坍塌和比表面积下降.     

原位掺杂法制备氮掺杂中孔炭及乙炔氢氯化反应性能（英文）

聚氯乙烯(PVC)是世界五大工程塑料之一,在工业、农业、建筑、电力及通信等领域有着非常广泛的应用.氯乙烯(VCM)作为合成PVC的单体,其生产工艺以源于煤化工路线的乙炔氢氯化法工艺为主,但是该工艺目前采用的是氯化汞催化剂,存在较为严重的环境污染问题.开发新型无汞催化剂成为电石法生产VCM亟待解决的问题.氮掺杂炭基非金属催化剂成本低廉,制备简单,在诸多反应中展现了较好的性能,成为近几年多相催化领域的一个研究热点,在乙炔氢氯化反应中也具有较好的活性,但是对活性中心的鉴别及制备方法的研究还有待深入.本文报道了一种一步原位尿素掺杂氮的中孔炭的制备方法,采用氮气吸附-脱附、高分辨透射电子显微镜、元素分析和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了氮掺杂中孔炭的结构、氮含量及存在形式,并与两步尿素改性方法做了对比,探究了氮掺杂形式与中孔炭乙炔氢氯化反应性能之间的关系,同时考察了尿素用量对氮掺杂中孔炭的氮含量和存在形式的影响.元素分析结果表明,原位合成法能有效地将氮掺杂进骨架中,随着制备过程中尿素用量增加,得到的氮掺杂中孔炭中的氮含量增加,可达3.6wt%.后处理法的掺氮效果较差,材料氮含量仅为0.2wt%.XPS测试进一步表明,一步法原位法可以得到石墨型氮占据主导地位的氮掺杂中孔炭,石墨型氮约占70%左右,后处理制备的氮掺杂中孔炭中石墨氮、吡啶氮和吡咯氮三种形式含量相差不大.对不同方法合成的氮掺杂介孔炭的乙炔氢氯化反应催化性能进行了评价,结果显示,无论是原位合成还是后处理制备的氮掺杂中孔炭,其活性均比中孔炭得到一定提升.氮的引入能有效提高材料的乙炔氢氯化反应性能.原位合成法制备的氮掺杂中孔炭在乙炔氢氯化反应中的催化性能远高于后处理法.对于原位合成的氮掺杂中孔炭,在一定范围内,随着氮含量的增加,催化活性提高,但当尿素用量过高时,虽然氮含量增加,催化活性却有所下降,这归因于孔结构坍塌和比表面积下降.     

乙炔氢氯化反应铜系催化剂的反应机理

以电石乙炔法制备氯乙烯的非汞催化反应体系为研究对象,用量子化学密度泛函理论(DFT)研究了以Cu基催化剂为代表的非汞催化剂的反应机理.模拟了以石墨烯为载体的乙炔氢氯化反应在Cu基催化剂作用下的两条反应路径及其过渡态.将该反应机理应用到不同金属氯化物催化剂中,通过计算相应的活化自由能和反应速率常数讨论了不同金属氯化物的活性顺序,与实验结果相比较印证了反应机理的合理性.讨论了Cu基催化剂的失活原因以及在载体中掺杂氮原子或磷原子对反应活性的影响.为非贵金属无汞催化剂的研究提供了一定的理论指导.     

乙炔氢氯化反应中的负载金-离子液体催化剂:离子态金物种的稳定机制

聚氯乙烯(PVC)作为世界通用工程塑料之一,具有优异的物理、化学和机械性能,在工业、农业、建筑、包装、电力等行业中应用广泛.氯乙烯是生产聚氯乙烯的重要单体.氯乙烯的生产主要有电石法和乙烯法两种工艺路线,由于我国“贫油、富煤、少气”的资源现状,电石法产能占全部产能的83%以上.电石法生产氯乙烯的原理是在氯化汞催化剂存在下,将电石水解精制后的乙炔气与氯化氢加成直接合成氯乙烯.随着节能减排及环保要求的逐渐提高和国际涉汞公约的实施,开发新一代绿色无汞催化剂具有重要的战略意义.近年来,金基催化剂是无汞催化剂基础研究和技术开发中最重要的方向.在之前的工作中,我们课题组首先报道了负载离子液体-金催化剂体系(Au-SILP)在电石法生产氯乙烯工艺中的应用,并发现离子液体的存在可以显著提高金活性物种在载体表面的分散度和稳定其化学价态.在后续研究中,我们在负载离子液体-金催化体系中引入金属铜离子(Cu^2+),利用反应过程中Au-Cu之间的氧化还原循环,设计并制备了金属铜基配位离子液体,构建了负载离子液体-金-铜催化剂体系.铜离子的引入形成了一个催化剂自身维持氧化态的微环境,实现了被还原金物种的原位氧化再生.本文在上述研究基础上,利用配位离子液体[Bmim][N(CN)2]中[N(CN)2^–]阴离子和阳离子金之间的强配位作用,构建出比Au-Cl键更稳定的Au–N键,并通过X射线光电子能谱(XPS)、球差校正-扫描透射电镜(AC-STEM)和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)表征证明了Au以单原子状态存在于载体表面.制备的Au-N(CN)2/AC催化剂在乙炔氢氯化反应中表现出比Au-Cl/AC和Au/AC催化剂更高的稳定性和催化活性以及更短的诱导期.进一步表征分析发现,[N(CN)2^–]配体促进了阳离子金和配体之间的电子转移,提高了阳离子金的电子云密度,削弱了乙炔在阳离子金上的吸附强度,抑制了其还原,提高了催化剂的稳定性.更重要的是,与阳离子金配位的[N(CN)2^–]配体使得反应过程中的氯化氢在氮位点发生化学解离,促进了氯化氢活化,同时降低了反应能垒.对负载配位离子液体-金催化体系反应诱导期的分析结果表明,反应诱导期与反应物(乙炔、氯化氢)分子在离子液体层中的溶解度无关,而主要取决于催化剂中Au(Ⅲ)物种的含量和反应物分子在离子液体中的扩散速率.上述研究结果进一步深化了离子液体和活性金物种之间电子的作用机理,建立了负载离子液体-金催化剂体系对反应物的活化机制和反应机理,为进一步开发具有工业应用价值的乙炔氢氯化反应无汞催化剂提供了科学基础和参考.     

金催化乙炔氢氯化的密度泛函理论研究进展

乙炔氢氯化(AH)是生产氯乙烯的主要途径之一,传统上使用高毒性的汞催化剂,因此开发无汞催化剂迫在眉睫。金(Au)催化剂是最有潜力的替代催化剂之一,然而其活性Au物种、反应物的活化过程或反应过渡态结构等催化机理仍不够清晰。密度泛函理论（DFT）在研究由Au催化AH的反应机理中发挥了极其重要的作用。本文综述了DFT对金催化剂活性位点、反应物在催化剂上的吸附性质及反应机理的研究进展。重点讨论了DFT对阳离子金和金簇催化AH反应过程的模拟计算,包括Au电子状态、其它原子掺杂及金簇尺寸和形状对催化AH反应影响的模拟。结果表明DFT模拟计算在微观分子尺度上研究反应物的吸附、反应中间体及过渡态等方面发挥了关键作用,对理解Au催化AH反应机理做出了重要贡献。     

用于乙炔氢氯化反应的活性炭负载铋无汞催化剂(英文)

采用浸渍法制备了活性炭负载铋无汞催化剂,并通过X射线衍射、氮气物理吸附、透射电镜、扫描电镜和X射线电子能谱等方法对催化剂进行了表征。对催化剂进行了催化乙炔氢氯化反应性能的研究,结果表明,催化剂对乙炔氢氯化反应具有良好的催化性能,活性组分主要以BiOCl的形式存在于催化剂表面。反应过程中积碳的产生使得催化剂活性有所降低。     

用于乙炔氢氯化反应的活性炭负载铋无汞催化剂

采用浸渍法制备了活性炭负载铋无汞催化剂,并通过X射线衍射、氮气物理吸附、透射电镜、扫描电镜和X射线电子能谱等方法对催化剂进行了表征。对催化剂进行了催化乙炔氢氯化反应性能的研究,结果表明,催化剂对乙炔氢氯化反应具有良好的催化性能,活性组分主要以BiOCl的形式存在于催化剂表面。反应过程中积碳的产生使得催化剂活性有所降低。     

乙炔氢氯化反应中无汞催化剂的研究进展

聚氯乙烯(PVC)作为重要的热塑型塑料,在建材、家居等众多领域广泛应用.氯乙烯单体(VCM)是合成PVC的主要原料, VCM的成熟合成路线主要有两种:乙炔法(也称电石法)和乙烯法.在中国,基于煤炭的乙炔法路线是PVC生产的主流工艺,核心催化环节几乎全部使用的是活性炭负载的HgCl2催化剂.然而,汞的流失正带来严重的环境问题.因此,研究和开发新型无汞催化剂是实现PVC绿色生产的迫切需求.本文重点讨论了乙炔氢氯化反应中无汞催化剂的研究和开发进展,包括三个方面的内容:Au、Ru、Pd等金属基催化剂;杂原子掺杂的碳基无金属催化剂;其他类型催化剂,如氮化物,离子液体和分子筛等.     

基于氮掺杂多孔炭的加氢催化剂的理性设计

选择性加氢反应是化学化工领域中最具挑战性的反应之一.针对选择性加氢反应来设计具有工业应用价值的负载型纳米催化剂一直是学术界和工业界的研究热点与难点.载体是负载型催化剂的重要组成部分,在不同类型的载体中,炭载体因其来源广、成本低、耐酸碱、具有高比表面积而被广泛采用.但是,由于炭材料本身相对惰性,炭与负载的金属之间相互作用较弱;此外,碳前驱体的种类甚至产地对炭载体性能影响也非常大,导致催化剂活性及稳定性难以满足工业要求,从而严重限制了炭负载型催化剂的发展.近年来,氮掺杂炭由于其独特的性质受到了广泛的关注,大量的研究证实氮原子的掺入有助于提高炭负载型纳米催化剂的催化效率.本文将重点关注氮掺杂多孔炭负载型催化剂在选择性加氢反应中的应用;最后,将讨论并展望如何基于氮掺杂炭理性设计新型负载型纳米金属催化剂.氮掺杂炭材料中的氮主要可分为石墨氮、吡啶氮、吡咯氮和氨基氮.氮的引入一方面可改变炭材料的局域电子密度,引发电子在载体与活性组分之间的重新分配,电子转移的方向和程度可通过氮掺杂形式(如吡啶型或石墨型氮等)及浓度进行调节,从而实现对活性组分电子结构的调控;另一方面,提供了孤对电子用于形成氢键网络,从而调节了催化剂的亲水性,改善了催化剂在反应体系中的分散性.而且丰富的氮物种可为活性组分提供了稳定的锚定位点,从而提高了活性组分在炭载体上的分散度和稳定性.此外,部分氮物种为催化剂提供了碱性位点,可作为固体碱参与反应,丰富了氮掺杂炭负载型催化剂的应用范围.本文将氮掺杂炭负载型催化剂分为以下四种类型:传统负载型、包覆型、镶嵌型以及单原子催化剂.传统负载型催化剂即以氮掺杂炭材料为载体,采用浸渍法或液相还原法等将活性组分负载其上,该类型催化剂已经被广泛研究和使用.对于包覆型和镶嵌型催化剂,其金属和载体间的相互作用要强于传统炭负载型催化剂,这种强相互作用可有效提升催化剂稳定性,更能使某些高活性亚稳相稳定存在,进而大幅增强催化性能.但是炭层的过度包覆会导致暴露的金属活性位点减少,进而影响催化剂的性能.最近,炭负载型单原子催化剂得到迅速发展,它有着独特的配位环境和微观结构,众多单原子催化剂(如镍、钌、金等)已在选择性加氢反应中展现出优异的催化性能,且在某些反应中表现出独特的选择性.最后,本文讨论了氮掺杂炭负载型加氢催化剂未来的发展方向.原始生物质是氮掺杂炭的理想原料,且制备过程应尽量避免模板剂的使用.丰富氮掺杂炭材料的形貌和微观结构,以应对不同的反应需求是今后的重点发展方向.贵金属催化剂拥有优异的催化性能,如何提升其稳定性是急需解决的问题.非贵金属催化剂的活性相对较低,多组分协同催化是提升其性能的有效方法,进一步的工业应用也值得期待.不含金属的氮掺杂炭直接催化加氢反应需要极为苛刻的反应条件,其工业应用前景相对较低.     

一种高效稳定的低负载量的氯化-2-羟乙基三甲胺改性钌基催化剂用于乙炔氢氯化反应（英文）

来自煤化工的乙炔氢氯化生产氯乙烯的工艺由于其经济优势成为我国生产PVC的主要路线.为了降低该工艺中汞触媒催化剂对环境的毒害,开发高效环保的乙炔氢氯化无汞催化剂刻不容缓.但已有研究表明,稳定性差和价格高昂成为制约乙炔氢氯化非汞催化剂工业化的瓶颈.由此,我们选用价格低廉、催化活性良好的RuCl_3作为催化剂的前驱体,采用浸渍法制备了低负载量的氯化-2-羟乙基三甲胺改性RuCl_3的催化剂,其中活性组分在ESI-MS中观测到是一种离子型配合物,其阴阳离子分别为RuCl_4~–和C_5H_(14)NO~+.该催化剂在乙炔氢氯化反应中的测试结果表明,氯化-2-羟乙基三甲胺的加入可以显著提高催化活性和稳定性.通过透射电镜(TEM)和扫描-透射电镜(STEM)表征表明,该催化体系的活性组分具有良好的分散性,季铵盐[Me_3NCH_2CH_2OH]Cl不仅与RuCl_3形成配合物为活性组分,其过量时也提供了一个溶剂环境,能够稳定活性组分不团聚.透射电镜和X射线光电子能谱(XPS)结果共同表明,相比于单一负载的RuCl_3催化剂,该催化体系中Ru物种基本保持在+3氧化态,不易在制备过程中被氧化或在反应过程中被还原性气体乙炔还原为金属颗粒,表现出了良好的稳定性.程序升温脱附(TPD)结果表明,氯化-2-羟乙基三甲胺这一季铵盐的加入能够大幅度提升体系对氯化氢的吸附,降低体系对乙炔和产物氯乙烯的吸附,从而促进乙炔氢氯化反应的进行,减少体系吸附乙炔或氯乙烯过强导致的积炭现象.另一方面,本工作中采用密度泛函理论方法研究了乙炔氢氯化非汞催化剂的性质、催化剂与反应物的吸附和相互作用模式.其中吸附能的计算结果表明,活性组分和季铵盐都能够提升对氯化氢的吸附,季铵盐还能够抑制体系对乙炔的吸附,计算结果与TPD的结果基本一致.对反应物和催化剂之间的相互作用进行了考察,发现该体系对氯化氢存在一个协同活化的作用,能够促进H–Cl共价键的异裂,有利于跨越传统催化剂对氯化氢吸附和活化的障碍.此外,该催化体系对乙炔氢氯化过程也展现了一个协同催化的模式,为乙炔氢氯化无汞非均相催化剂的设计提供了参考     

介孔炭的孔结构对其负载的Ru基氨合成催化剂性能的影响

采用模板法合成了介孔炭(MC),研究了其孔结构对其负载的Ru基氨合成催化剂Ba-Ru-K/MC性能的影响,采用N₂吸附脱附、扫描电镜和透射电镜等手段对介孔炭的孔结构进行了表征.研究发现,介孔炭载体的孔结构取决于模板剂的用量,当SiO₂/C质量比为1.0时,所制介孔炭比表面积最大.介孔炭负载的Ba-Ru-K催化剂活性与其介孔比表面积相关.在425℃,10MPa和10000h^-1条件下,合成氨的反应速率为139mmol/(g_cat·h).     

Unusual Attractive Au–π Interactions in Small Diacetylene‐Modified Gold Clusters

It is well known that alkynes act as π‐acids in the formation of complexes with metals. We found unprecedented attractive Au–π interactions in diacetylene‐modified [core+exo]‐type [Au₈]⁴⁺ clusters. The 4‐phenyl‐1,3‐butadiynyl‐modified cluster has unusually short Au–C_α distances in the crystal structure, revealing the presence of attractive interactions between the coordinating C≡C moieties and the neighboring bitetrahedral Au₆ core, which is further supported by IR and NMR spectra. Such weak interactions are not found in mono‐acetylene‐modified clusters, which indicates that they are specific for diacetylenic ligands. The attractive Au–π interactions are likely associated with the low energy of the π* orbital in the diacetylenic moieties, into which the valence electrons of the gold core may be back donated. The [Au₈]⁴⁺ clusters show clear red‐shifts of >10 nm with respect to the corresponding mono‐acetylenic clusters in UV/Vis absorption bands, which indicates substantial electronic perturbation effects of the Au–π interactions.     

Remarkable bismuth-gold alloy decorated on MWCNT for glucose electrooxidation: the effect of bismuth promotion and optimization via response surface methodology

In this study, the carbon nanotube supported gold, bismuth, and gold-bismuth(Au/MWCNT, Bi/MWCNT, and Au-Bi/MWCNT) nanocatalysts were prepared with NaBH₄ reduction method at varying molar atomic ratio for glucose electrooxidation (GAEO). The synthesized nanocatalysts at different Au: Bi atomic ratios are characterized via x - ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), and N₂ adsorption-desorption. For the performance of AuBi/MWCNT for GAEO, electrochemical measurements are performed by using different electrochemical techniques namely cyclic voltammetry (CV), linear sweep voltammetry (LSV), chronoamperometry (CA), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Monometallic Au/MWCNT exhibits higher activity than Bi/MWCNT with 256.57 mA/mg (0.936 mA/cm²) current density. According to CV results, Au₈₀Bi₂₀/MWCNT nanocatalyst has the highest GAEO activity with the mass activity of 320.15 mA/mg (1.133 mA/cm²). For Au₈₀Bi₂₀/MWCNT, central composite design (CCD) is utilized for optimum conditions of the electrode preparation. Au₈₀Bi₂₀/MWCNT nanocatalysts are promising anode nanocatalysts for direct glucose fuel cells (DGFCs).     

高活性Au/SnO2催化剂的制备及其在1,4-丁二醇氧化制γ-丁内酯反应中的催化应用

采用沉积沉淀法制备了一系列商业SnO₂负载的纳米Au催化剂, 通过电感耦合等离子体发射光谱、X射线粉末衍射、透射电镜和X射线光电子能谱等方法研究了溶液酸碱性、沉淀剂种类、Au负载量和焙烧温度等对催化剂性质的影响.结果表明, Au的负载量以及催化剂的焙烧温度对Au颗粒状态有较大影响.其中, 于573 K焙烧的3%Au/SnO₂催化剂在1,4-丁二醇氧化制备γ-丁内酯反应中的催化活性最好, TOF值是Au/TiO₂催化剂的15倍.这主要是由于SnO₂载体独特的性质对所负载的Au颗粒的影响.     

A density functional theory study of gold clusters supported on layered double hydroxides

The geometrical structure and electronic properties of a series of Au _N (N = 1–8) clusters supported on a Mg²⁺, Al³⁺-containing layered double hydroxides (MgAl–LDH) are investigated using density functional theory. The Au clusters are supported on two typical crystal faces of the LDH platelet, the basal {0001} and the lateral $ \{ 10\,\bar{1}\,0\} $ crystal face, respectively, corresponding to the top and edge site of monolayer MgAl–LDH lamella for the sake of simplicity. It is revealed that an increase in the charge transfer from the LDH lamella to the Au _N clusters at the edge site rather than clusters on the top surface, demonstrating a preferential adsorption for Au _N clusters at the edge of LDH lamella. Moreover, the calculated adsorption energy of the Au _N clusters on the LDH lamella increases with the cluster size, irrespective of the adsorption site. The investigation on the interaction between O₂ and Au _N clusters on the LDH lamella is further carried out for understanding the catalytic oxidation properties of the LDH-supported Au catalyst. The formation of reactive O₂ ^? species, a necessary prerequisite in catalytic oxidation of CO, by O₂ bridging two Au atoms of Au _N clusters indicates that the LDH-supported Au catalyst has the required characteristics of a chemically active gold catalyst in CO oxidation.     

Thermal behavior of carbon nanotubes decorated with gold nanoparticles

Three different forms of carbon, i.e., multi-walled carbon nanotubes (CNTs), single-walled CNTs, and soot, were decorated with gold nanoparticles by a new method. In this method C₁₀H₈ ⁻ ions transfer electrons to the CNTs or soot. These electrons on the carbon surface can then reduce Au³⁺ species to form supported Au nanoparticles with a narrow particle size distribution. Thermogravimetric/differential thermal analyses (TG/DTA), XRD, Raman, and TEM show that naphthalene molecules remain trapped inside the Au nanoparticles and can only be removed by treatment at ca. 300 °C. Remarkable effect of the Au nanoparticles on the oxidation of carbon by O₂ is also observed by TG/DTA, i.e., on-set oxidation temperature and activation energy (E _a). It is shown that as the Au particle size decreases from 25 to 2 nm a linear decrease of the oxidation temperature is observed. Au particles larger than 25 nm do not produce any significant effect on carbon oxidation. These results are discussed in terms of spillover catalytic effect where Au nanoparticles activate O₂ molecules to produce active oxygen species which oxidize the different carbon supports.     

高分散的炭载Au纳米催化剂的制备、表征和催化活性

采用柠檬酸钠还原-胶体负载法, 制备了高分散的炭载Au纳米催化剂, 并以液相催化氧化葡萄糖为葡萄糖酸钠的反应评价了Au/C催化剂的活性. 研究结果表明, 金溶胶制备过程中柠檬酸钠的用量对粒子尺寸以及所获催化剂的催化活性有重要影响; 催化剂在多次使用之后活性的降低可能是由于在活性炭表面金粒子活性位点上形成的Au^δ＋-O^δ－化合态减少的缘故. 同时比较了制备的Au/C和商业Pd/C催化剂对葡萄糖的液相催化氧化反应, 证明Au/C催化剂明显优于Pd/C催化剂.     

Nanoceria Supported Gold Catalysts for CO Oxidation

Two types of CeO₂ nanocubes (average size of 5 and 20 nm, respectively) prepared via the hydrothermal process were selected to load gold species via a deposition‐precipitation (DP) method. Various measurements, including X‐ray diffraction (XRD), Raman spectra, high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), in situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (in situ DRIFTS), and temperature‐programmed reduction by hydrogen (H₂‐TPR), were applied to characterize the catalysts. It is found that the sample with ceria size of 20 nm (Au/CeO₂‐20) was covered by well dispersed both Au³⁺ and Au^δ+ (0 < δ < 1). For the other sample with ceria size of 5 nm (Au/CeO₂‐5), Au³⁺ is the dominant gold species. Au/CeO₂‐20 performed better catalytic activity for CO oxidation because of the strong CO adsorption of Au^δ+ in the catalysts. The catalytic activity of Au/CeO₂‐5 was improved due to the transformation of Au³⁺ to Au^δ+. Based on the CO oxidation and in situ DRIFTS results, Au^δ+ is likely to play a more important role in catalyzing CO oxidation reaction.     

Catalytic performance and structural characterization of ferric oxide and its composite oxides supported gold catalysts for low-temperature CO oxidation

The preparation and catalytic activity of ferric oxide and its composite oxides supported gold catalysts for low-temperature CO oxidation were investigated detailedly, and characterized extensively by XRD, XPS, TPR, EC and XAFS techniques. It was found that containing highly dispersed Au of partially oxidized state, these nano-structured oxides supported Au/Fe2O3 and Au/NiFe2O4 catalysts had higher low-temperature activities. The possible catalytic active center is the gold of partially oxidized state (Auζ+).     

One-step Synthesis of N-Doped Mesoporous Carbon as Highly Efficient Support of Pd Catalyst for Hydrodechlorination of 2,4-Dichlorophenol

Although the hard template method is often employed to prepare N-doped mesoporous carbon(N-MC), the removal of the silica template commonly involves theuse of highly toxic HF or repeated treatment with NaOH solution. Herein, we reported a polyvinylidene fluoride-assisted one-step method for synthesis of N-MC, namely the silica-free N-MC can be prepared via temperature-programmed thermal treatment of a slurry obtained by dispersing nano-silica into a solution containing sucrose, urea, oxalic acid, polyvinylidene fluoride and dimethylacetamide. The resulting N-MC, which owns 3.47%(mass fraction) nitrogen and a surface area of 929 m²/g, is a highly suitable support of Pd catalyst used in hydrodechlorination of 2,4-dichlorophenol, with its performance being much better than those of MC and activated carbon. The excellent catalytic hydrodechlorination activity of the Pd/N-MC catalyst can be attributed to its strong metal-support interaction, which results in a good Pd dispersion and high resistance to the growth of nanosized Pd under reaction conditions.