不同载量Ir/C催化剂对氨氧化的电催化性能

研究电流型电化学氨气传感器阳极碳载Ir(Ir/C)催化剂电催化NH3氧化性能.实验表明,在NaC lO4中性电解液中,Ir/C催化剂对NH3氧化的电催化性能与Ir载量有关.其中以Ir载量为10%(by m ass)的Ir/C催化剂的电催化性能最好,稳定性和灵敏度也最高.此外,NH3在不同载量的Ir/C催化剂上电催化氧化的电流密度与NH3浓度均呈现出良好的线性关系,此类Ir/C催化剂在电流型电化学氨气传感器中可望有良好的应用前景.     

石墨烯载Ir催化剂对氨氧化的电催化性能

用石墨烯(G)代替Vulcan XC-72炭(XC)作Ir的载体制备石墨烯载Ir(Ir/G)催化剂. 电化学的测量结果表明, Ir/G催化剂对氨氧化的电催化性能优于XC炭载Ir(Ir/XC)催化剂. X射线衍射(XRD)谱测量结果表明, Ir/G和Ir/XC催化剂的Ir粒子平均粒径相似. 拉曼光谱的测量结果表明, G的石墨化程度和电导率高于XC. 因此, Ir/G催化剂对氨氧化的电催化性能优于Ir/XC催化剂. 氨在Ir/G催化剂电极上氧化的电流密度与氨浓度呈很好的线性关系曲线, 相关系数R为0.99557. 因此, Ir/G催化剂电极可作为电流型电化学氨传感器的工作电极.     

大孔碳载Ir催化剂对氨氧化的电催化性能

分别以大孔炭(MC)和Vulcan XC-72炭黑(XC)为载体,制备了Ir/MC和Ir/XC催化剂。 在用X射线能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)谱、拉曼光谱对催化剂表征的基础上,用电化学技术研究了2种炭载Ir催化剂对氨氧化的电催化性能,发现氨在Ir/MC催化剂电极上,氧化峰峰电流密度比在Ir/XC催化剂电极上大38.7%左右,而且电催化稳定性明显好于Ir/XC催化剂。 由于Ir/MC和Ir/XC催化剂的Ir粒子平均粒径和相对结晶度相似,因此,这只能归结于MC有大的孔径和孔率及高的石墨化程度引起的高电导率。 所以MC是一种比XC更好的催化剂的炭载体。     

超细Ir催化剂对氨氧化的电催化性能

报道了一种新型的、用NH4F作络合剂的络合还原法制备的Ir催化剂及其对氨氧化的电催化性能. 结果表明, 由于溶液中的Ir3+和NH4F形成络合物, 因此用这种络合法制得Ir催化剂中Ir粒子的平均粒径为2.8 nm, 要比不加络合剂时制得的Ir催化剂中Ir粒子的平均粒径(7.5 nm)小很多. 所以, 用络合还原法制得的Ir催化剂对氨氧化的电催化活性和稳定性都比不加络合剂时制得的Ir催化剂好很多. 且该制备方法简单、实用, 适用于催化剂的实际生产.     

大孔碳载Ir催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲酸能力

本文用X射线能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)谱、拉曼光谱和电化学等技术研究了直接甲酸燃料电池(DFAFC)中Vulcan XC-72炭黑载Ir(Ir/XC)和大孔炭载(Ir/MC)催化剂对氧还原的电催化性能和抗甲酸的能力。发现Ir/MC催化剂对氧还原的电催化性能要优于Ir/XC催化剂,氧起始还原电位比在Ir/XC催化剂上正移0.1V,极限电流密度比在Ir/XC催化剂上大30％左右。由于Ir/MC和Ir/XC催化剂的Ir粒子平均粒径和相对结晶度相似,因此,这只能归结于MC有大的孔径和孔率及高的石墨化程度。另外2种催化剂都有很好的抗甲酸能力。因此MC是一种比XC更好的催化剂的炭载体。     

炭载Ir金属催化剂的制备及其对氨氧化的电催化性能

利用乙醇-水二元体系制备含质量分数为30%Ir的碳载Ir(Ir/C)催化剂.X射线衍射(XRD)谱和电化学测试分别表明,该催化剂Ir粒子的平均粒径约为2.2 nm.在NaC lO4电解液中,Ir/C催化剂对氨氧化的电催化活性与纯Ir催化剂的相似,但稳定性有明显增加.同时,NH3氧化的电流密度与NH3浓度呈现良好的线性关系,有望在定电位电解型NH3传感器中得到应用.     

铂和铱催化剂在中性电解液中对nh3电氧化性能

比较了Pt和Ir催化剂在中性NaCIO4电解液中对NH3氧化的电催化活性和选择性.发现NH3和NH4OH在Pt和Ir催化剂上的电氧化性能相似,因而可用NH4OH代替NH3进行研究.NH4OH在Pt和Ir催化剂上氧化峰峰电流密度与NH4OH浓度呈很好的线性关系,因而Pt和Ir均能作为控制电位电解型NH3传感器的催化剂.当NH4OH浓度为0.013 mol/L时,NH3在Pt和Ir催化剂上的氧化峰分别位于0.4和0.8 v,NH4OH在Pt催化剂上的氧化峰峰电位负于在Ir催化剂上的,这是Pt催化剂的优点,但NH4OH在Ir催化剂上的氧化峰峰电流密度为Pt催化剂上的2.5倍以上,说明NH4OH在Ir催化剂上的检测灵敏度远高于在Pt催化剂上的.而且CO对NH3在Ir催化剂上的检测没有干扰,但在Pt催化剂上有明显干扰.因此,初步的研究结果表明,Ir催化剂较适用于定电位电解型的NH3电化学传感器的阳极催化剂.     

还原温度对Ir/ZrO_2催化剂上巴豆醛选择性加氢的影响

采用浸渍法制备了负载型Ir/ZrO2催化剂,详细考察了H2还原温度对Ir/ZrO2催化剂上气相巴豆醛选择性加氢反应性能的影响.结果表明,随着还原温度的升高,Ir/ZrO2催化剂上巴豆醛转化率和巴豆醇选择性均先升后降.400°C下还原时,Ir/ZrO2催化剂性能最佳,巴豆醛转化率和巴豆醇选择性分别达32.2%和74.3%.X射线光电子能谱结果表明,催化剂表面系Ir0和Ir3+共存,且随着还原温度的升高,Ir0的比例逐渐增加,至600oC时,表面Ir物种大部分以Ir0存在.NH3程序升温脱附结果表明,随着还原温度的升高,催化剂表面Lewis酸中心的数目减少,强度下降.这是由于催化剂中Cl含量下降所致.Ir0和Ir3+共存和中等强度的表面Lewis酸中心有利于提高巴豆醇选择性.     

二氧化钛载Ir催化剂对氨氧化的电催化性能

用同一方法制备了Ir含量相同而载体TiO2-晶体结构不同的TiO2-载Ir（Ir/TiO2）催化剂,研究了TiO2-晶体结构对Ir/TiO2催化剂对氨氧化的电催化性能的影响,发现具有金红石结构的TiO2-载Ir（Ir/TiO2-R）催化剂对氨氧化的电催化性能远好于具有锐钛矿型结构的TiO2-载Ir（Ir/TiO2-A）催化剂。 物理化学和电化学的表征揭示了Ir/TiO2-R催化剂对氨氧化的电催化性能好的可能原因归结于Ir纳米粒子在TiO2-R上的均匀分布。     

Ir/CNTs催化剂的制备及对氨的电催化氧化

分别以碳纳米管(CNTs)和XC-72活性碳为载体制备了Ir/CNTs和Ir/C催化剂. X射线衍射(XRD)结果显示, CNTs拥有更高的石墨化程度. 电化学研究结果表明, 与Ir/C催化剂相比, Ir/CNTs对氨氧化具有更高的电流密度、更低的起始氧化电位和更好的稳定性. 同时, Ir/CNTs催化剂对氨检测的线性范围更宽, 灵敏度更高, 检出限更低.     

Gold-iridium bifunctional electrocatalyst for oxygen reduction and oxygen evolution reactions

Carbon supported gold-iridium composite(Au Ir/C) was synthesized by a facile one-step process and was investigated as the bifunctional catalyst for oxygen reduction reaction(ORR) and oxygen evolution reaction(OER). The physical properties of the Au Ir/C composite were characterized by transmission electron microscopy(TEM), X-ray diffraction(XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). Although the Au and Ir in the Au Ir/C did not form alloy, it is clear that the introduction of Ir decreases the average Au particle size to 4.2 nm compared to that in the Au/C(10.1 nm). By systematical analysis on chemical state of metal surface via XPS and the electrochemical results, it was found that the Au surface for the Au/C can be activated by potential cycling from 0.12 V to 1.72 V, resulting in the increased surface roughness of Au,thus improving the ORR activity. By the same potential cycling, the Ir surface of the Ir/C was irreversibly oxidized, leading to degraded ORR activity but uninfluenced OER activity. For the Au Ir/C, Ir protects Au against being oxidized due to the lower electronegativity of Ir. Combining the advantages of Au and Ir in catalyzing ORR and OER, the Au Ir/C catalyst displays an enhanced catalytic activity to the ORR and a comparable OER activity. In the 50-cycle accelerated aging test for the ORR and OER, the Au Ir/C displayed a satisfied stability, suggesting that the Au Ir/C catalyst is a potential bifunctional catalyst for the oxygen electrode.     

炭载Ir-Co催化剂的制备及其对氨氧化的电催化性能

通过液相化学还原法制备了炭载Ir-Co(Ir-Co/C)催化剂。 X射线衍射测试表明,Co原子进入了金属Ir的晶格中,形成了Ir-Co合金,并导致了Ir晶格收缩。 透射电子显微镜观察表明,Ir-Co纳米颗粒均匀分散在炭载体表面,没有出现Ir/C催化剂中金属Ir严重团聚的现象。 电化学测试表明,与炭载Ir(Ir/C)催化剂相比,NH3在Ir-Co/C催化剂电极上氧化的起始电位负移,峰电流密度增大,增加了检测灵敏度和降低了检出限,表明Ir-Co/C催化剂对NH3氧化的电催化性能明显优于Ir/C催化剂。 Ir-Co/C催化剂在电化学氨气传感器中有良好的应用前景。     

Ir/SiO2上甲烷部分氧化制合成气反应的原位时间分辨红外和原位Raman光谱表征

采用原位时间分辨红外光谱和原位显微Raman光谱技术对Ir/SiO₂上甲烷部分氧化(POM)制合成气反应的初级产物和反应条件下催化剂表面物种进行了跟踪考察,实验结果表明,在H₂预还原的新鲜Ir/SiO₂表面,CO是V(CH₄):V(O₂):V(Ar)=2:1:45混合气反应的初级产物,因而甲烷的直接氧化过程是CO生成的主要途径;而在稳态反应条件下,CO生成的途径可能主要来自CO₂和H₂O与催化剂表面积碳物种(CHx)和/或CH₄的反应.催化剂上生成的积碳可能是导致稳态条件下Ir/SiO₂上POM反应机理不同于H₂预还原的新鲜催化剂的主要原因.     

Ir/CeO2催化剂的表征和CO氧化性能

采用浸渍法制备了Ir/CeO2催化剂,考察了催化剂的CO氧化活性。随着Ir负载量的增加,Ir/CeO2催化剂的CO氧化活性先上升后下降,当Ir的负载量为1%时,催化剂的活性最高。Ir/CeO2催化剂中Ir以IrO2的形式存在,当低负载量(≤1%)时以高分散形式存在;高负载量(>1%)时以晶相IrO2的形式存在。随着Ir负载量增加,Ir粒子逐渐变大,反应比速率和反应转换频率(TOF)逐渐下降,表明小粒子上具有更高的CO反应活性。同时也发现金属态Ir催化剂的CO氧化活性高于氧化态IrOx催化剂。     

Reduction of carbon dioxide by hydrogen on metal–carbon catalysts under supercritical conditions

The reduction of carbon dioxide with hydrogen on metal–carbon (Ru, Rh, Ir) catalysts is investigated under supercritical conditions for the first time. High selectivity (close to 100%) toward methanation with good stability of catalytic activity is observed for Ru- and Rh-containing catalyst, while the preferred reduction to CO is observed for Ir/C catalyst.     

TiN浸渍-热分解法制备IrOx-TiO2粉体催化剂及其表征

以纳米TiN粉体为前驱体反应物, 采用浸渍-热分解法制备了n(Ir)∶n(Ti)比为1∶6.5的IrOx-TiO2水电解用纳米粉体催化剂. 通过XPS, XRD, TEM和极化曲线等测试手段对其组成、结构、形貌和性能进行了表征. 结果表明, 在350 ℃的热分解温度下, 纳米TiN转化为金红石相TiO2, 铱则以多种价态存在, 与TiO2形成二元氧化物固溶体, 并且在该固溶体表面存在富集Ir的颗粒, 其平均粒径约为7 nm. 将经500 ℃退火处理的IrOx-TiO2粉体作为析氧阳极催化剂, 在SPE水电解中的测试结果表明, 其具有很高的电催化性能, 在铱担载量为1.2 mg/cm2, 电解温度80 ℃, 工作电流密度1 A/cm2条件下, 槽压为1.6 V. 上述实验结果表明, TiN浸渍-热分解法是制备低载量, 高催化性能的水电解催化剂的理想途径.     

利用静电吸引作用提高光催化放氢效率

本文设计合成了两个分别带正电荷和负电荷的Ir(Ⅲ)配合物[Ir(ppy)₂(bpy)]⁺(ppy=2-苯基吡啶,bpy=2,2′-联吡啶)和[Ir(ppy)₂(pbs)]^-(pbs=1,10-菲啰啉-4,7-二苯磺酸钠)作为光敏剂,以[Co(bpy)₃]²⁺为放氢催化剂,比较了Ir(Ⅲ)配合物的光催化放氢效率.发现带负电荷的Ir(Ⅲ)配合物具有更高的光催化放氢效率,带负电荷光敏剂和带正电荷催化剂间的静电吸引可能对放氢效率的提高起到了重要作用.     

基于酸促进的单原子活性位点Ir-La-S/AC催化剂在甲醇羰基化中的应用

甲醇羰基化是世界上重要的均相催化反应之一. 无论是Rh或者Ir体系, 虽然碘甲烷的引入会带来腐蚀问题, 但是绝大多数的甲醇羰基化反应过程都需要碘甲烷作为助催化剂才能有较好的活性. 多年来人们在不断研究非均相羰基化过程(即均相多相化), 以避免均相中间歇生产和产物分离的缺点. 其中Ir体系的非均相羰基化报道很少, 值得关注的是Eastman公司将Ir-La/AC体系成功地应用于非均相的甲醇羰基化过程. 基于此, 本文试图引入硫元素以提高Ir-La/AC催化剂的羰基化活性, 即将含有La和Ir前驱体的硫酸溶液通过共浸渍法制备了高活性的Ir-La-S/AC催化剂, 评价了该系列催化剂的性能, 并进行了深入的表征. Ir-La-S/AC催化剂的TOF最高可达2760 h-1, 远远高于Ir-La/AC催化剂1000 h-1. HAADF-STEM的结果表明,Ir-La-S/AC催化剂中Ir物种绝大多数处于单分散状态, 而Ir-La/AC催化剂中的Ir物种为平均粒径为1.5 nm的纳米颗粒状态, 说明Ir-La-S/AC催化剂中Ir的使用效率要远远高于Ir-La/AC. 其次, NH3-TPD的结果显示在制备过程中硫酸的加入使催化剂的酸性位点大幅度增多, 而酸性位可以加速Ir体系机理中CO插入这一决速步骤. 目前普遍认为, Ir+物种为甲醇羰基化的活性中心, 故通过TPR和原位XPS测试证实了Ir-La-S/AC催化剂比Ir-La/AC中的Ir物种在通过CO/H2= 10:1混合气活化后更容易还原到Ir+, 而且这又说明在Ir-La-S/AC催化剂中更易发生Ir3+物种还原消除为Ir+物种且同时产生酰基碘(AcI)这一重要循环步骤. 所以Ir-La-S/AC催化剂具有更多的酸促进位点, 更高的Ir分散度和更多的Ir+活性物种. 此外, Ir-La-S/AC催化剂的羰基化活性在66 h之后才趋于稳定(1660 h-1), 通过XRF测试发现该过程中有少量的硫流失, 而大部分剩余的硫比较稳定的存在于催化剂表面, 且通过ICP-MS结果显示Ir和La没有明显的流失, 因此66 h之前活性下降主要是由于部分S的流失, 而不是金属物种Ir和La流失造成的. 总之, 我们成功地制备了一种硫促进的双功能Ir-La-S/AC催化剂, 这种方法不仅减轻了由液体酸带来的环境污染和设备腐蚀, 同时避免了液相铱体系催化剂的循环使用问题.     

Hydrazine decomposition over Irn/Al2O3 model catalysts prepared by size-selected cluster deposition

Hydrazine decomposition chemistry was probed over a temperature range from 100 to 800 K for a series of model catalysts prepared by mass-selected Ir(n)(+) deposition on planar Al(2)O(3)/NiAl(110). Two sets of experiments are reported. Temperature-programmed desorption (TPD) was used to study hydrazine desorption and decomposition on Al(2)O(3)/NiAl(110) and on a model catalyst prepared by deposition of Ir(+) on Al(2)O(3)/NiAl(110) at a density large enough (5 x 10(14) cm(-2)) that formation of a distribution of small Ir(n) clusters on the surface is expected. This model catalyst was found to have hydrazine decomposition properties qualitatively similar to those observed on single-crystal Ir and polycrystalline Rh. This catalyst was also studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), to probe TPD-induced changes in the samples. A substantial decrease in the Ir XPS intensity suggests that considerable sintering takes place when the samples are heated to 800 K. In addition, a significant fraction of the nitrogen contained in the hydrazine is converted to an aluminum nitride (or mixed Al(x)O(y)N(z)) compound. Continuous flow experiments were used to probe relative reactivity at 300 and 400 K of samples prepared by depositing differently sized Ir(n)(+) clusters. At 300 K, samples prepared with preformed Ir(n)(+) (n = 5, 7, 10) are about twice as active, per Ir atom, as samples prepared with Ir(+) deposition, and there is a weaker trend to higher activity with increasing cluster size. At 400 K the trends are similar, but weaker, suggesting that thermal modification of the samples is already significant.     

[Ir(COD)Cl]2/tris(2,4-di-t-butylphenyl)phosphite-catalyzed addition reactions of arylboronic acids with aldehydes

[Ir(COD)Cl]₂/tris(2,4-di-t-butylphenyl)phosphite-catalyzed addition reactions of arylboronic acids with aldehydes were described. The Ir(I) catalyst, generated from [Ir(COD)Cl]₂ and tris(2,4-di-t-butylphenyl)phosphite, was an efficient catalyst system for the addition reactions of a variety of arylboronic acids with aromatic and aliphatic aldehydes. The easy availability of the catalyst and good yields make these reactions potentially useful in organic synthesis.