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1.
Freund HJ Meijer G Scheffler M Schlögl R Wolf M 《Angewandte Chemie (International ed. in English)》2011,50(43):10064-10094
CO oxidation, although seemingly a simple chemical reaction, provides us with a panacea that reveals the richness and beauty of heterogeneous catalysis. The Fritz Haber Institute is a place where a multidisciplinary approach to study the course of such a heterogeneous reaction can be generated in house. Research at the institute is primarily curiosity driven, which is reflected in the five sections comprising this Review. We use an approach based on microscopic concepts to study the interaction of simple molecules with well-defined materials, such as clusters in the gas phase or solid surfaces. This approach often asks for the development of new methods, tools, and materials to prove them, and it is exactly this aspect, both, with respect to experiment and theory, that is a trade mark of our institute. 相似文献
2.
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
3.
Insufficient electrochemical stability is a major challenge for carbon materials in oxygen reduction reaction (ORR) due to carbon corrosion and insufficient metal-support interactions. In this work, titania is explored as an alternative support for Pt catalysts. Oxygen deficient titania samples including TiO2-x and TiO2_xNy were obtained by thermal treatment of anatase TiO2 under flowing H2 and NH3, respectively. Pt nanoparticles were deposited on the titania by a modified ethylene glycol method. The samples were characterized by N2-physisorption, X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy. The ORR activity and long-term stability of supported Pt catalysts were evaluated using linear sweep voltammetry and chronoamperometry in 0.1 mol/L HC104. Pt/TiO2_x and Pt/TiO2_xNy showed higher ORR activities than Pt/TiO2 as indicated by higher onset potentials. Oxygen deficiency in TiO2-x and TiO2-xNy contributed to the high ORR activity due to enhanced charge transfer, as disclosed by electrochemical impedance spectroscopy studies. Electrochemical stability studies revealed that Pt/TiOE_x exhibited a higher stability with a lower current decay rate than commercial Pt/C, which can be attributed to the stable oxide support and strong interaction between Pt nanoparticles and the oxygen-deficient TiO2-x support. 相似文献
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金单原子催化剂上一氧化碳低温氧化 总被引:1,自引:0,他引:1
CO低温氧化对于基础研究和实际应用均具有重要意义.自上世纪八十年代日本的 Haruta教授发现氧化物负载金催化剂对 CO氧化的超高活性以来,负载金催化剂受到了广泛关注与深入研究,被认为是目前活性最高的 CO氧化催化剂.在诸多影响 CO氧化活性的因素中,纳米金的粒子尺寸是最重要因素之一.目前主流观点认为对于 CO氧化,纳米金有一个最优尺寸范围,在0.5–5 nm,而 Au原子/离子(Au3+, Au+)的活性则低一到两个数量级.因此,一般认为负载金单原子催
化剂对于 CO氧化反应的活性要比金纳米粒子和团簇低很多.然而,最近几年的理论与实验研究均表明,金单原子负载于合适的载体上可以显示出与金纳米粒子和团簇相当的活性.本文对这些新进展进行综述,阐述金单原子催化剂对 CO氧化的独特反应性能. Gates教授研究组进行了大量关于正价金对 CO氧化影响的研究,其中包括孤立的金原子(Au+).他们的研究发现, CO氧化活性随价态降低而降低,表明正价金对 CO氧化至关重要.此外,他们的研究也表明,孤立金原子对 CO氧化的活性(TOF)比金纳米粒子低一到两个数量级.然而,在他们的研究中,有几个因素可能导致催化剂的低活性.首先,他们一般采用非或弱还原性的载体.而载体的还原性对金催化剂上 CO氧化活性影响非常巨大.另外,他们所用的金原子前驱体为配合物,在催化剂制备与反应过程中配体并没有去除,可能也是导致催化剂活性低的原因之一.与此相反,张涛课题组近期采用氯金酸为前驱体,通过简单的吸附浸渍法制备了一系列负载金单原子催化剂.同时用相同的载体制备了负载金纳米粒子催化剂进行对比,可以排除载体等其它影响因素.对比结果显示,单原子催化剂均显示出与纳米粒子相当的 TOF(单位表面 Au原子)和更高的反应速率(单位重量金).首先制备了氧化铁负载金单原子催化剂,该催化剂在室温即展现出可观活性, TOF值与2–3 nm金粒子 TOF值相当(~0.5 s–1).更有趣也更重要的是,该催化剂在高温(200oC以上)展现出非常高的反应稳定性,在200oC反应100 h无失活.在300和400oC反应50 h也无失活发生,为开发高温稳定的金催化剂提供了新途径.其次制备了氧化钴负载金单原子催化剂,该催化剂以0.05%金负载量即可实现室温全转化,其 TOF值高达1.4 s–1.然而该催化剂在达到高活性之前必须首先在反应气氛中进行高温处理,这限制了其实用性.此外,催化剂需经反应气氛活化的原因尚待进一步研究.随之又制备了氧化铈负载金单原子催化剂,对富氢条件下 CO选择氧化不仅具有高活性,而且具有极高的 CO选择性.进一步研究结合理论计算表明,高选择性来自氧化铈负载的金单原子不能解离活化氢,对于氢气氧化活性极低,从而导致 CO氧化的高选择性.理论研究方面也有进展. Camellone等计算发现金原子可以取代 CeO2(111)面上的 Ce原子形成 Au+并促进 CO氧化.然而该金原子会扩散至氧空位形成带负电荷的 Auδ-,阻止 CO和 O2吸附,因而使催化剂失活.李隽课题组利用从头算分子动力学模拟首次发现氧化铈和氧化钛负载的 Au纳米粒子在 CO氧化过程中可以形成单原子的现象,并将之称为动态单原子催化剂. Yang等则计算了二维材料 BN负载 Au单原子催化 CO氧化并发现反应优先通过三原子 E-R机理进行. 相似文献
化剂对于 CO氧化反应的活性要比金纳米粒子和团簇低很多.然而,最近几年的理论与实验研究均表明,金单原子负载于合适的载体上可以显示出与金纳米粒子和团簇相当的活性.本文对这些新进展进行综述,阐述金单原子催化剂对 CO氧化的独特反应性能. Gates教授研究组进行了大量关于正价金对 CO氧化影响的研究,其中包括孤立的金原子(Au+).他们的研究发现, CO氧化活性随价态降低而降低,表明正价金对 CO氧化至关重要.此外,他们的研究也表明,孤立金原子对 CO氧化的活性(TOF)比金纳米粒子低一到两个数量级.然而,在他们的研究中,有几个因素可能导致催化剂的低活性.首先,他们一般采用非或弱还原性的载体.而载体的还原性对金催化剂上 CO氧化活性影响非常巨大.另外,他们所用的金原子前驱体为配合物,在催化剂制备与反应过程中配体并没有去除,可能也是导致催化剂活性低的原因之一.与此相反,张涛课题组近期采用氯金酸为前驱体,通过简单的吸附浸渍法制备了一系列负载金单原子催化剂.同时用相同的载体制备了负载金纳米粒子催化剂进行对比,可以排除载体等其它影响因素.对比结果显示,单原子催化剂均显示出与纳米粒子相当的 TOF(单位表面 Au原子)和更高的反应速率(单位重量金).首先制备了氧化铁负载金单原子催化剂,该催化剂在室温即展现出可观活性, TOF值与2–3 nm金粒子 TOF值相当(~0.5 s–1).更有趣也更重要的是,该催化剂在高温(200oC以上)展现出非常高的反应稳定性,在200oC反应100 h无失活.在300和400oC反应50 h也无失活发生,为开发高温稳定的金催化剂提供了新途径.其次制备了氧化钴负载金单原子催化剂,该催化剂以0.05%金负载量即可实现室温全转化,其 TOF值高达1.4 s–1.然而该催化剂在达到高活性之前必须首先在反应气氛中进行高温处理,这限制了其实用性.此外,催化剂需经反应气氛活化的原因尚待进一步研究.随之又制备了氧化铈负载金单原子催化剂,对富氢条件下 CO选择氧化不仅具有高活性,而且具有极高的 CO选择性.进一步研究结合理论计算表明,高选择性来自氧化铈负载的金单原子不能解离活化氢,对于氢气氧化活性极低,从而导致 CO氧化的高选择性.理论研究方面也有进展. Camellone等计算发现金原子可以取代 CeO2(111)面上的 Ce原子形成 Au+并促进 CO氧化.然而该金原子会扩散至氧空位形成带负电荷的 Auδ-,阻止 CO和 O2吸附,因而使催化剂失活.李隽课题组利用从头算分子动力学模拟首次发现氧化铈和氧化钛负载的 Au纳米粒子在 CO氧化过程中可以形成单原子的现象,并将之称为动态单原子催化剂. Yang等则计算了二维材料 BN负载 Au单原子催化 CO氧化并发现反应优先通过三原子 E-R机理进行. 相似文献
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Co-precipitation method was adopted to prepare Sn–Ta mixed oxide catalysts with different Sn/Ta molar ratios and used for CO oxidation. The catalysts were investigated by N2-Brunauer–Emmett–Teller (N2-BET), X-ray diffraction patterns (XRD), H2-temperature programmed reduction (H2-TPR), Thermal Gravity Analysis – Differential Scanning Calorimetry (TGA–DSC) techniques. It is revealed that a small amount of Ta cations can be doped into SnO2 lattice to form solid solution by co-precipitation method, which resulted in samples having higher surface areas, improved thermal stability and more deficient oxygen species on the surface of SnO2. As a result, those Sn rich Sn–Ta solid solution catalysts with an Sn/Ta molar ratio higher than 4/2 showed significantly enhanced activity as well as good resistance to water deactivation. It is noted here that if tantala disperses onto SnO2 surface instead of doping into its lattice, it will then have negative effect on its activity. 相似文献
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负载型纳米催化剂表面结构与其催化性能之间关系的研究一直受到广泛关注.由于其结构复杂使得人们在研究催化剂构效关系时遇到了很多困难.近年来,大量研究发现反转催化剂在众多反应中表现出优越的催化性能.反转催化剂是将过渡金属氧化物负载于其它金属表面.和传统金属/氧化物催化剂相比,反转催化剂更能突出氧化物在催化反应中的重要作用.众多研究表明,在氧化物-金属界面处存在特殊的作用,这种作用可以改变氧化物的电子特性和化学性质,进而产生较高的催化性能.傅强等人创建了金属氧化物负载于Pt表面的反转催化体系,其表现出了高的低温CO氧化反应性能.在氧化物和Pt之间的界面限域效应可以稳定氧化物中配位不饱和的金属阳离子.这种配位不饱和的氧化物提供了活化O2的活性位.目前,反转催化剂的研究主要集中在单晶模型体系中,在负载型催化剂中的研究还较少.我们以炭黑(CB)为载体,将还原后的Pt-Fe和Pt-Co催化剂经过酸洗制备了一种表面富Pt核为合金的结构.考察了酸洗后的Pt-Fe和Pt-Co催化剂经过不同温度氧化后的结构变化,并讨论了其结构与CO完全氧化反应(COOX)和CO选择氧化反应(CO-PROX)性能的关系.X射线粉末衍射(XRD),电感耦合等离子体发射光谱(ICP),透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征结果表明,还原后的Pt基催化剂经过酸洗可以选择性去除纳米粒子表面的3d过渡金属,形成表面富Pt体相为合金的结构.将酸洗后的Pt-Fe和Pt-Co催化剂在不同温度下空气中氧化,发现近表层的Fe(Co)会扩散到粒子表面上,形成过度氧化的Fe2O3(Co3O4)表面结构.氧化后的催化剂在COOX和CO-PROX反应中表现出截然不同的催化性能.酸洗后的Pt-Fe(Pt-Co)催化剂经过不同温度氧化后在COOX反应中活性都较差,室温下的CO转化率只有不到30%,CO完全转化的温度超过100oC,相当于纯Pt催化剂的活性.这说明Pt表面过度氧化的Fe2O3(Co3O4)对CO氧化反应的促进作用不明显.而氧化后的催化剂在CO-PROX反应中表现出较高的活性,250oC(或350oC)氧化后的酸洗Pt-Fe催化剂室温下的CO转化率接近100%,250oC(或350oC)氧化后的酸洗Pt-Co催化剂室温下的CO转化率也达到了70%.结合表征和反应结果,我们认为氧化处理形成的表面过度氧化的金属氧化物(Fe2O3,Co3O4)在COOX的催化性能较差.通入CO-PROX反应气后,气氛中大量H2的存在和Pt表面的氢溢流效应可以使得表面Fe2O3,Co3O4在室温下被还原成配位不饱和的FeO,CoO.这种配位不饱和的氧化物在表面Pt的限域作用和大量H2气氛下比较稳定,并且具有较强的活化解离O2的能力,进而提高了CO-PROX反应的活性.为了进一步证实催化剂表面氧化物与其催化性能的关系,我们在室温下进行了两种反应气的循环实验测试.测试结果表明,对于氧化后的酸洗Pt-Fe催化剂,COOX反应中的表面Fe2O3和CO-PROX反应中的表面FeO可以通过变换反应气氛实现两种氧化物的相互转变,并表现出完全不同的催化性能.对于氧化后的酸洗Pt-Co催化剂,CO-PROX反应中形成的CoO表面结构在COOX反应中也比较稳定,在两种反应气中表现出相似的催化性能. 相似文献
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Synthesis of porous hematite nanorods loaded with CuO nanocrystals as catalysts for CO oxidation 下载免费PDF全文
Jianliang Cao Yan Wang Tianyi Ma Yuping Liu Zhongyong Yuan Institute of New Catalytic Materials science Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry College of Chemistry Nankai University Tianjin China 《天然气化学杂志》2011,20(6):669-676
Porous hematite (α-Fe2O3) nanorods with the diameter of 20-40 nm and the length of 80-300 nm were synthesized by a simple surfactant-assisted method in the presence of cetyltrimethylammonium bromide (CTAB).The α-Fe2O3 nanorods possess a mesostructure with a pore size distribution in the range of 5-12 nm and high surface area,exhibiting high catalytic activity for CO oxidation.CuO nanocrystals were loaded on the surface of porous α-Fe2O3 nanorods by a deposition-precipitation method,and the catalysts exhibited superior activity for catalytic oxidation of CO,as compared with commercial α-Fe2O3 powders supported CuO catalyst.The enhanced catalytic activity was attributed to the strong interaction between the CuO nanocrystals and the support of porous α-Fe2O3 nanorods. 相似文献
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Fangli Yu Zhenping Qu Xiaodong Zhang Qiang Fu Yi Wang 《Journal of Energy Chemistry》2013,22(6):845-852
CO and formaldehyde (HCHO) oxidation reactions were investigated over mesoporous Ag/Co3O4 catalysts prepared by one-pot (OP) and impregnation (IM) methods. It was found that the one-pot method was superior to the impregnation method for synthesizing Ag/Co3O4 catalysts with high activity for both reactions. It was also found that the catalytic behavior of mesoporous Co3O4 and Ag/Co3O4 catalysts for the both reactions was different. And the addition of silver on mesoporous Co3O4 did not always enhance the catalytic activity of final catalyst for CO oxidation at room temperature (20 °C), but could significantly improve the catalytic activity of final catalyst for HCHO oxidation at low temperature (90 °C). The high surface area, uniform pore structure and the pretty good dispersion degree of the silver particle should be responsible for the excellent low-temperature CO oxidation activity. However, for HCHO oxidation, the addition of silver played an important role in the activity enhancement. And the silver particle size and the reducibility of Co3O4 should be indispensable for the high activity of HCHO oxidation at low temperature. 相似文献
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G. R. Kosmambetova V. I. Gritsenko P. E. Strizhak A. M. Korduban 《Theoretical and Experimental Chemistry》2006,42(2):133-138
We have studied the catalytic properties of copper-cerium oxide catalysts, supported on zirconium, aluminum, titanium, and
manganese oxides, in the reaction of selective oxidation of CO in hydrogen-rich mixtures. We have shown that the high activity
and selectivity of catalysts supported on zirconium and aluminum oxides is connected with the presence of (in addition to
divalent copper) higher amounts of copper in the (+1) oxidation state in the catalysts.
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Translated from Teoreticheskaya i éksperimental’naya Khimiya, Vol. 42, No. 2, pp. 119–124, March–April, 2006. 相似文献
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采用共沉淀法制备了一系列Cu-Zr-Ce-O复合氧化物催化剂,考察了ZrO2加入量、不同再生方法对催化剂CO选择性氧化反应性能的影响,并通过DSC-TPR、XRD和SEM手段对催化剂进行了表征。结果表明,添加ZrO2的Cu1Zr1Ce9Oδ催化剂在160 ℃~200 ℃,具有99%以上的CO转化率,并且催化剂的选择性相对较高。适量ZrO2的加入能够细化催化剂的颗粒,提高催化剂的热稳定性,改变催化剂的聚结方式。经氮气、氢气及氧气再生处理后的Cu1Zr1Ce9Oδ催化剂,催化活性有所不同,其中经氧气处理后的催化剂,表面吸附氧体积分数较高,活性恢复较好。 相似文献
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Pt(m)^Ag nanostructures (m being the atomic Pt/Ag ratio, m = 0.1-0.6) were prepared by reflux citrate reduction of PtCl(6)(2-) ions in aqueous solution containing colloidal Ag (6.3 ± 3.9 nm). A distinct alloying of Pt with Ag was detected due to an involvement of the galvanic replacement reaction between PtCl(6)(2-) and metallic Ag colloids. The nanostructure transformed from a structure with an Ag-core and an alloyed PtAg-shell to a hollow PtAg alloy structure with the increase in m. Compared to a commercial E-TEK Pt/C catalyst, the catalytic performance of Pt in the Pt(m)^Ag/C samples for the cathode oxygen reduction reaction (ORR) strongly correlated with the electronic structure of Pt, as a consequence of varied Pt dispersion and Pt-Ag interaction. With either H(2)SO(4) or KOH as an electrolyte, Pt in the Pt(m)^Ag nanostructures with a relatively high m (≥0.4) showed significantly enhanced intrinsic activity whereas Pt in those catalysts with low m (≤0.2) appeared less active than the Pt/C catalyst. These data are used to discuss the role of electronic structure and geometric effects of Pt toward ORR. 相似文献
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Kinetics of CO oxidation on the surface of heterophase catalysts. Modeling by the Monte Carlo method
The Monte Carlo method has been used to simulate CO oxidation on a lattice consisting of various alternating patches: M1, where s(CO)>s(O2) and M2, where s(CO)2). The reaction is shown to proceed over all the surface at low temperature as COads spillover from M1 to M2 and backwards. 相似文献
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Y. Zhu K. Miyake Y. Shu K. Moroto Y. Hirota Y. Uchida S. Tanaka T. Zheng M. Katayama Y. Inada E. Morallón D. Cazorla-Amorós C.Y. Kong N. Nishiyama 《Materials Today Chemistry》2021
Zeolite-templated carbons (ZTCs) composed of curved and single-layer graphene frameworks have uniform micropores (ca. 1.2 nm) and high surface areas (~4,000 m2/g). Owing to their outstanding properties originating from the porous structures, ZTCs have been used in many applications. In this work, we synthesized Co/N-doped ZTC (Co/N-ZTC) by complexing Co ion with 2-methylimidazole in Y zeolite to expand further utilization of ZTCs. The obtained Co/N-ZTC has a high surface area (ca. 2,000 m2/g) and single atomic Co species in CoNx moieties, which actually contributes to its excellent catalytic performance on oxygen reduction reaction. This synthetic concept is beneficial to fabricate single atomic transition metals coordinated with heteroatoms in ZTCs, which contributes to the progress of material design of single atomic catalyst–supported porous materials. 相似文献
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镍掺杂对氧化铝纳米片负载金催化剂在CO氧化反应中的促进作用(英文) 总被引:1,自引:0,他引:1
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
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We report on the preparation and characterization of CeO(2) nanofibers (CeO(2)-NFs) and nanocubes (CeO(2)-NCs), as well as Sm- and Gd-doped CeO(2) nanocubes (Sm-CeO(2)-NCs and Gd-CeO(2)-NCs), synthesized by a simple hydrothermal process for CO catalytic oxidation. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), transmission electron microscopy (TEM), Raman spectroscopy, and photoluminescence spectroscopy. Their oxygen-storing capacity (OSC) was examined by means of hydrogen temperature-programmed reduction (H(2)-TPR) and oxygen pulse techniques. Their catalytic properties for CO catalytic oxidation were comparatively investigated. The results showed that the CeO(2)-NFs possessed a higher catalytic activity compared to the CeO(2)-NCs because of their smaller size and the greater number of oxygen vacancies. The activity of the Sm-CeO(2)-NCs was higher than that of the CeO(2)-NCs due to an increase in the number of oxygen vacancies, which results from the substitution of Ce(4+) species with Sm(3+) ions. In contrast, Gd doping had a negative effect on the CO catalytic oxidation due to the special electron configuration of Gd(3+) (4f(7)). Our work demonstrates that the oxygen vacancies in pure CeO(2) and the electron configuration of the dopants in doped CeO(2) play an important role in CO oxidation. 相似文献
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开发廉价且高性能的电催化剂对推动燃料电池的商业应用具有重要意义.二维(2D) MXenes和单原子(SAs)催化剂是催化研究中的两个前沿领域.2D MXenes材料具有独特的几何和电子结构,能够有效调节负载SAs的催化性能.而负载的SAs又会反过来影响2D MXenes材料的本征活性,使2D MXenes形成更加丰富的活性位,进而提升其催化性能.为了拓展2D负载SAs催化剂在燃料电池中的应用,本文采用密度泛函理论(DFT)计算,系统地研究了V2CO2 MXenes负载过渡金属(TM,包括一系列3d、部分4d和5d金属)SAs催化剂的稳定结构、电子结构及其催化氧还原(ORR)和氢氧化(HOR)的催化活性,并筛选出潜在的可替代贵金属铂的ORR/HOR的双功能催化剂.稳定结构计算结果表明,3d TM SAs倾向于以锚定的形式负载于V2CO2表面与O原子作用,而4d,5d TM原子倾向于以掺杂的形式负载于含氧空穴的V2CO2表面与V原子作用;同时,Sc,Ti,V,Rh,Pd,Pt,Ag和Au SAs在V2CO2表面因具有较高扩散能垒,不易团聚,具有较高的热力学稳定性.电子结构计算结果表明,锚定型的TM SAs与O形成共价键,伴随发生明显的电荷转移,带较多正电荷;掺杂型的TM SAs与V形成金属键,因TM-V和V-O键间电荷转移的协同影响,导致TM SAs仅带有少量的电荷.TM-V2CO2电子结构与ORR/HOR中间物种的吸附关系为,TM位点为ORR中间物种(O,OH和OOH)的吸附位点,且d电子数为1、5、10的TM比其他TM对ORR物种的吸附更弱;而TM-V2CO2表面的O原子为HOR中间物种(H)的有效吸附位点,且H的吸附强弱与O位点的电荷有关,即O位点负电荷越多,对H的吸附越弱.TM-V2CO2催化剂各活性位对ORR和HOR反应物种的选择性吸附结果表明,催化剂有利于形成丰富多样的活性位,并具备作为双功能催化剂的内在优势.TM-V2CO2催化剂ORR和HOR理论活性筛选发现:与Pt(111)相比,Sc-、Mn-、Rh-和Pt-V2CO2具有较高的ORR活性,而Sc-、Ti-、V-、Cr-和Mn-V2CO2表现出较高的HOR活性.其中,Sc-V2CO2和Mn-V2CO2因同时具有较高的ORR和HOR活性和稳定性,有望成为高效和低成本的燃料电池双功能催化剂.本文从研究TM-V2CO2性质和活性出发,深入研究了SAs与2D MXenes间相互作用及其对ORR与HOR催化活性的影响机制,筛选出了高效、低成本的ORR/HOR双功能催化剂,为合理设计燃料电池双功能催化剂提供了理论指导. 相似文献
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采用等体积浸渍法制备了KOH-Au/Al<,2>O<,3>系列催化剂,考察了催化剂对低温CO氧化反应的初始活性和干、湿气氛下连续反应的稳定性能,并用电感耦合等离子发射光谱、红外光谱、高分辨透射电镜、紫外漫反射光谱等技术对催化剂进行了结构表征.结果表明:与母体催化剂(Au/Al<,2>O<,3>)相比,修饰催化剂(KOH... 相似文献
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Wu-Hsun Cheng 《Reaction Kinetics and Catalysis Letters》1996,58(2):329-334
Cu/Cr/Ba based catalysts were found to be nonprecious metal catalysts that can selectively oxidize CO in a H2-containing stream. The CO concentration in the methanol reformer effluent can be reduced from 1–2 mol% to about 0.3 mol% with only a very small extent of H2 oxidation. 相似文献