Au@SiO2核壳纳米粒子的制备及其表面增强拉曼光谱

采用柠檬酸钠还原氯金酸法制备金溶胶, 以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源, 氨水作催化剂, 制备以金为核, 二氧化硅为壳的核壳纳米粒子. 金纳米粒子的粒径可以通过柠檬酸钠和氯金酸的比例控制, 通过调节TEOS的量和反应的时间可以控制二氧化硅壳层的厚度. 以苯硫酚为探针分子研究了核壳结构纳米粒子的表面增强拉曼散射(SERS)效应与二氧化硅壳层厚度之间的关系. 研究结果表明, 金内核电磁场增强效应随着二氧化硅壳层厚度的增加逐渐减弱, 且其衰减速度比具有相同尺度的双金属核壳结构纳米粒子的慢. 此外, 探针分子主要以物理作用吸附在二氧化硅的表面, 可通过洗涤方法将探针分子除去, 从而可使该复合结构基底用于循环SERS分析.     

乙二醇促进制备高分散的Co/SiO_2催化剂及其催化乳酸乙酯转化为1,2-丙二醇的气相加氢活性（英文）

研究了利用乙二醇共浸渍方法制备高分散的二氧化硅负载钴催化剂,该催化剂有效地提高了乳酸乙酯的气相加氢反应活性。系统地考察了钴金属负载量、乙二醇与硝酸钴摩尔比、醇种类和焙烧温度等制备参数对四氧化三钴纳米粒子物性的影响。乙二醇与硝酸钴摩尔比和醇种类对二氧化硅负载的四氧化三钴纳米粒子大小有显著影响。与常规的浸渍方法相比较,共浸渍过程中的乙二醇增强了二价钴粒子和载体二氧化硅之间的相互作用力,从而引起金属钴分散度的提高以及四氧化三钴纳米粒子粒径从16 nm降到5 nm以下;金属钴的高分散与无定型硅酸钴的形成密切相关;同时显著地提高了乳酸乙酯的加氢活性,在反应条件下(2.5MPa、160°C和10%(w,质量分数)Co/SiO_2)乳酸乙酯的转化率从69.5%提高到98.6%,1,2-丙二醇的选择性达到98.0%。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N_2吸脱附实验、H_2程序升温还原(H_2-TPR)等表征手段对共浸渍制备的Co/SiO_2催化剂结构和形貌进行了表征分析。     

贵金属Pt促进Co基费托合成催化剂的原子尺度结构分析

选取化学惰性的β-SiC为载体, 通过共浸渍法制备了Co-Pt/SiC催化剂; 利用球差校正的电子显微镜(AC-STEM), 结合氢气程序升温还原(H₂-TPR)、 CO化学吸附以及准原位X射线吸收光谱(XAS)等手段, 研究了Co-Pt/SiC催化剂中贵金属Pt对于钴基费托反应的促进作用. 结果表明, Pt助剂从提高分散度和还原度两个方面增加了Co⁰活性相的数量, 从而提升了催化剂的费托反应活性. 通过AC-STEM表征了Pt在催化剂上的微观结构状态, 发现Pt助剂主要以单原子或团簇的形式分散在金属Co上. 这种分散形式的Pt对钴基催化剂的促进作用可能遵循氢气解离和氢溢流机理: 分布在Co上的Pt显著提高了催化剂解离氢气的能力, 这有利于促进钴物种的还原, 提高还原度, 同时也有利于促进费托反应过程中H₂的活化以及CO的氢助解离, 提高了催化剂的反应活性, 以及饱和烷烃的选择性.     

钍含量对Co/HMS催化剂结构和费托合成的影响

详细研究了钍含量对15% Co/HMS催化剂结构、费托合成CO转化率和烃分布的影响, 结果表明: 钍助剂的添加降低了催化剂的钴还原度, 并可使催化剂钴晶粒减小, 且存在钍物种对钴物种的覆盖; 钴晶粒的减小、较高钍含量时催化剂里钍物种对钴物种的覆盖和钴物种还原性能的降低, 使催化剂存在最优的钍含量, 此时催化剂表面暴露的金属钴原子最多, 较好地解释了钍含量达到1.5 wt%时, 催化剂CO转化率最高的实验现象. 烃分布研究表明: 反应温度较低时钍助剂将促进产物链的增长和高碳烃选择性的增加, 但反应温度较高时难以促进产物链的增长.     

乙二醇促进制备高分散的Co/SiO2催化剂及其催化乳酸乙酯转化为1,2-丙二醇的气相加氢活性

研究了利用乙二醇共浸渍方法制备高分散的二氧化硅负载钴催化剂,该催化剂有效地提高了乳酸乙酯的气相加氢反应活性。系统地考察了钴金属负载量、乙二醇与硝酸钴摩尔比、醇种类和焙烧温度等制备参数对四氧化三钴纳米粒子物性的影响。乙二醇与硝酸钴摩尔比和醇种类对二氧化硅负载的四氧化三钴纳米粒子大小有显著影响。与常规的浸渍方法相比较,共浸渍过程中的乙二醇增强了二价钴粒子和载体二氧化硅之间的相互作用力,从而引起金属钴分散度的提高以及四氧化三钴纳米粒子粒径从16 nm降到5 nm以下;金属钴的高分散与无定型硅酸钴的形成密切相关;同时显著地提高了乳酸乙酯的加氢活性,在反应条件下(2.5MPa、160 ℃和10%(w,质量分数)Co/SiO₂)乳酸乙酯的转化率从69.5%提高到98.6%,1,2-丙二醇的选择性达到98.0%。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、N₂吸脱附实验、H₂程序升温还原(H₂-TPR)等表征手段对共浸渍制备的Co/SiO₂催化剂结构和形貌进行了表征分析。     

高比表面积双孔SiO2负载钴基催化剂费托合成反应性能研究

载体的结构可以显著影响钴基费托合成催化剂的活性和产物选择性。大孔结构载体可以改善反应物和产物的传质情况,提升CO转化活性和C₅₊产物选择性;高比表面积载体有利于使负载的金属分散,提高催化剂的金属利用效率和稳定性。然而,要获得同时具备高比表面积和大孔结构特征的载体相对困难。本研究采用结构导向水解法,合成了一种比表面积达1103.2 m²/g的介孔(2.9 nm)-大孔(63.8 nm)双孔二氧化硅(BP-SiO₂)载体,研究了其负载钴催化剂的费托合成反应性能。结果表明,相对规整介孔SBA-15分子筛负载的钴催化剂Co/SBA-15,210℃反应时,催化剂Co/BP-SiO₂的CO转化率提高33.3%,CH₄选择性降低30.1%,C₅₊选择性增加到80.0%,稳定性显著增强。     

热分解法制备的Co/SiO2催化剂上费-托合成反应性能

以无定形二氧化硅为载体,分别采用浸渍法和热分解法制备了钴基催化剂Co/A200-I和Co/A200-D,采用TG、XRD、TEM和TPR等手段对其进行了表征,并考察了这些催化剂在费-托合成反应中的性能。结果表明,浸渍法制备的Co/A200-I催化剂中钴颗粒没有规则的形状,但却具有较高的费-托合成反应活性;热分解法制备的Co/A200-D催化剂中钴颗粒呈一种球形二次结构,直径比较均匀,对于费-托合成反应具有较高的轻质烃选择性。此外,载体比表面积对催化剂结构也有较大的影响;相对于Co/A200-D催化剂,Co/A380-D催化剂的载体比表面积较大,这使得金属-载体间的相互作用较强而较难还原,但还原后Co/A380-D催化剂拥有较高的钴分散度和较好的反应活性     

用于费-托合成的高分散型钴基催化剂*

负载型钴基催化剂是天然气基费托合成的一种重要催化剂,其金属分散度和活性位密度是决定费托合成反应活性和产物选择性（CH4%, C5+%）的关键因素。因此,提高金属钴的分散度和催化剂的还原度是提高金属钴的原子利用率、降低催化剂成本的一条有效途径。本文综述了近年来高分散型钴基催化剂的研究进展,重点探讨了催化剂制备方法、载体类型及贵金属助剂对催化剂分散度和还原性的影响,以及影响高分散型钴基催化剂的费托合成反应活性、产物选择性和反应稳定性的因素,并对负载型钴基催化剂今后的研究发展提出了一些建议。     

碳酸镉@二氧化硅菱形体核壳结构以及二氧化硅菱形体空心结构微粒的制备

利用Stöber种子生长法, 第一次在尺寸为2 μm左右的碳酸镉菱形微粒表面直接包覆二氧化硅层, 得到碳酸镉@二氧化硅核壳结构的胶体粒子. 作为核壳结构的壳层部分, 二氧化硅层的厚度可以通过加入体系中的正硅酸乙酯的量来控制. 作为核层的碳酸镉胶体部分可以被盐酸刻蚀掉, 进而得到具有菱形体空心结构的二氧化硅微粒.     

还原-氧化预处理对双孔道钴基催化剂催化性能的影响

以双介孔分布MCM-41分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备了钴基催化剂,并考察了还原-氧化预处理方式对催化剂结构及费托合成催化性能的影响。新鲜催化剂经预处理之后,XRD结果显示钴物种主要以单质钴形式存在,且主要以面心立方钴晶型出现,晶粒粒径由原来的8.4nm增加到22.6nm,由于晶粒粒径的增大,拉曼峰呈现蓝移特征。SEM及TEM表征表明,预处理后催化剂中钴物种在载体中有较好的分散性。H₂-TPR结果表明,新鲜催化剂经还原-氧化预处理后钴物种的还原温度降低,钴物种-载体间作用力增强。费托合成反应结果显示,经预处理后催化剂较新鲜催化剂活性低,甲烷选择性提高,但C_5~18的选择性明显提高,尤其是C_5~11的选择性可达到新鲜催化剂的两倍。     

超声浸渍对费托合成Co/Zr/SiO2催化剂性能的影响

采用超声浸渍法制备了费托合成Co/Zr/SiO2催化剂,考察了超声波功率对催化剂费托反应性能的影响,并运用N2物理吸附、X射线衍射、H2程序升温脱附、H2程序升温还原和透射电子显微镜对催化剂进行了表征,结果表明,超声波处理可以增大催化剂的比表面积,减小金属Co的粒径,并使其较为均匀地分散于载体表面,其中以高功率超声波作...     

费托合成中Co/ZrO2/SiO2催化剂的失活行为

 采用等体积分步浸渍法制备了费托合成用Co/ZrO2/SiO2催化剂,并用XRD,TPR和N2-吸附等手段对催化剂进行了表征. 考察了催化剂在费托反应过程中的结构变化和失活行为. 结果表明,反应过程中硅酸钴物种的生成是催化剂失活的主要原因,且硅酸钴的生成与产物水的分压有关; 晶粒长大也可能是催化剂失活的原因之一.     

第二金属对Co/SiO2加氢催化剂结构和性能的影响（英文）

通过考察Co/SiO2催化剂中活性组分的结构变化及其催化乳酸酯液相氢化反应结果,来研究第二金属添加物对催化剂结构及其催化性能的影响.结果表明,随着金属添加物的加入双金属催化剂中金属Co的表面电子性质以及分散度不断变化,而Co物种颗粒粒径不断减小,因此Co物种和载体SiO2间相互作用不断增强,从而降低Co还原度.乳酸酯氢化反应结果表明,催化剂中活性组分的颗粒大小及其比表面积以及Co物种的还原度和分散度均影响其氢化反应的活性.     

第二金属对Co/SiO_2加氢催化剂结构和性能的影响(英文)

通过考察Co/SiO2催化剂中活性组分的结构变化及其催化乳酸酯液相氢化反应结果,来研究第二金属添加物对催化剂结构及其催化性能的影响.结果表明,随着金属添加物的加入双金属催化剂中金属Co的表面电子性质以及分散度不断变化,而Co物种颗粒粒径不断减小,因此Co物种和载体SiO2间相互作用不断增强,从而降低Co还原度.乳酸酯氢化反应结果表明,催化剂中活性组分的颗粒大小及其比表面积以及Co物种的还原度和分散度均影响其氢化反应的活性.     

葡萄糖和Pd对钴基费托合成催化剂结构和性能的影响

采用等体积浸渍法制备SiO_2负载的钴基催化剂,利用N_2低温吸附、XRD、SEM和H_2-TPR等方法表征了在浸渍操作中添加葡萄糖和助剂Pd对催化剂结构和性质的影响,并在固定床反应器中评价了催化剂的费托合成反应性能。葡萄糖和Pd能够改变Co_3O_4晶粒形状,添加葡萄糖提高了Co_3O_4的分散程度,助剂Pd促进了Co_3O_4还原。两者的联合使用则同时提高了钴物种分散度和还原度,从而改善了催化剂的费托合成反应活性和C_(5+)烃选择性。     

介孔SiO_2包覆Ag/ZIF-8核壳型催化材料的合成

通过液相自组装制备了Ag/ZIF-8;进一步以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为结构导向剂,在疏水Ag/ZIF-8颗粒表面包覆一层介孔二氧化硅(MS)壳,合成了具有核壳结构的Ag/ZIF-8@MS催化剂,并对其进行了结构和性能表征.结果表明,Ag/ZIF-8@MS具有均一的颗粒尺寸(Ag/ZIF-8@MS粒径约为100 nm,Ag粒径约为15 nm)、较高的比表面积(539 m~2/g)及较大的孔体积(0.64 m~3/g);透射电子显微镜表征结果表明,介孔二氧化硅表层厚度约为20 nm.于550℃煅烧后,催化剂结构转变成Ag/Zn O@MS核壳结构.以催化对硝基苯酚生成对氨基苯酚为模型反应,对2种结构的Ag催化剂的催化性能进行了测试.催化反应结果表明,核壳型结构Ag/ZIF-8@MS材料催化对硝基苯酚反应的转化率超过95%,证明了这种以ZIF-8为载体的核壳型材料的优势.     

Nafion含量与阴离子吸附对于铂单原子层核壳结构催化剂制备的影响

本实验利用铜的欠电位沉积技术,在旋转圆盘电极上以碳负载的钯纳米颗粒为核,制备铂单原子层核壳结构催化剂. 电化学测试用于表征不同Nafion含量的添加对于核壳结构催化剂制备的影响. 实验证明,Nafion的存在会影响铜的欠电位沉积,铂与铜的置换反应,并决定最终制备的核壳结构催化剂的氧还原催化反应的活性. 当催化剂薄层中Nafion的含量低于5%的时候,添加Nafion不但可以帮助催化剂附着在旋转圆盘电极表面,而且可以保证制备的催化剂具有较好的氧还原反应催化活性. 在H₂SO₄溶液中,钯纳米颗粒的表面存在特殊的阴离子吸/脱附电化学信号峰,这些信号峰可以用来监测Nafion含量对于铂单原子层核壳结构催化剂制备的影响.     

Co@N-石墨烯/C催化甲苯衍生物氧化胺化研究

核壳结构纳米催化剂的发展一直备受化学家的关注.我们通过热解碳担载乙酸钴和1,10-菲哕啉复合物制备出具有核壳结构的氮掺杂石墨烯包裹钴催化剂,并对其进行了系统的表征和催化性能研究.研究发现,该催化剂在TBHP和H2共存的条件下,在催化硝基苯和甲苯的选择性还原-氧化胺化合成N-烷基化胺反应中展现出较好的催化性能和良好的官能团耐受性.透射电镜表征表明氧化钴纳米颗粒被厚度约1.12～1.87 nm的含氮石墨烯壳包裹.X射线光电子能谱表征发现壳层中的石墨烯氮和作为核的氧化钴纳米颗粒间具有较明显的相互作用.我们对催化体系的普适性以及反应机理也进行了较为系统的研究.     

Al2O3助剂对Co/SiC催化剂F-T反应性能的影响

分别采用沉淀法、尿素水解法制备Al₂O₃/SiC复合载体,采用等体积浸渍法制备Co/Al₂O₃-SiC催化剂。结合N₂吸附、XRD、H₂-TPR、XPS等表征手段,研究Al₂O₃助剂对钴基催化剂物相结构、还原行为以及F-T合成性能等的影响。结果表明,氧化铝加入后增强了载体与钴物种之间的相互作用,提高了钴物种的分散度,降低了钴物种的还原度。尿素水解法引入Al₂O₃后,载体与钴物种具有适中的相互作用,表现出较高的反应活性。沉淀法制备的载体负载钴物种后由于较强的金属-载体相互作用,表现出较优的稳定性。     

溶胶-凝胶法制备Ni-SiO2催化剂的表征与性能

以正硅酸乙酯和硝酸镍为原料,采用溶胶-凝胶法,将硝酸镍分别溶于水和乙醇制得凝胶,分别经超临界干燥和常规干燥制备了一系列Ni-SiO2气凝胶和干凝胶催化剂,运用BET、XRD、TPR、IR、H2-TPD和活性评价等方法对催化剂的物理化学性质和催化间二硝基苯加氢性能进行研究.结果表明,Ni-SiO2气凝胶催化剂均具有较高的比表面积,但由于金属镍烧结导致活性比表面积较小,加氢性能较差;以乙醇为溶剂制备的干凝胶催化剂的镍物种分散度较高,但镍与载体之间的相互作用过强,致使催化剂的还原度降低,活性组分利用率下降;以水为溶剂制备的干凝胶催化剂具有较高的活性比表面积,表现出很高的催化活性和选择性.