负载型纳米非贵金属催化剂上CO的氧化行为Ⅱ.纳米铜的制备、结构及催化性能

用惰性气体蒸发法和电弧等离子体法制备了纳米铜粒子，用物理干法将其担载到载体上，并用于催化ＣＯ氧化反应。用ＴＥＭ，ＸＲＤ，ＳＥＭ对纳米粒子和催化剂进行了表征。结果表明，载体，氧化气氛及制备工艺均影响催化剂的活性，稀土元素铈的存在能提高铜的催化活性，纳米铜在催化过程中将转变为氧化物。     

贵金属纳米粒子/硅纳米线复合纳米材料的制备及其催化性能研究

以十二烷基硫酸钠(SDS)作为保护剂, 利用贵金属阳离子(Mⁿ⁺)与HF处理后的硅纳米线(SiNWs)之间的氧化还原反应, 在SiNWs表面负载了贵金属纳米粒子. 通过调控SDS/Mⁿ⁺物质的量比、反应物浓度、反应温度等实验参数, 制备出了金属纳米粒子粒径均一且负载密集的AuNPs/SiNWs, PtNPs/SiNWs复合材料. 将AuNPs/SiNWs复合材料应用在亚甲基蓝的还原反应, 实验结果显示, 60 min内AuNPs/SiNWs可以将55%的亚甲基蓝还原, 表明AuNPs/SiNWs具有良好的催化活性. 这种复合材料易于从反应溶液中分离出来, 可以实现纳米催化剂的循环使用.     

负载型贵金属纳米粒子作为光/超声催化剂在化学合成和降解污染物方面的应用

综述了Au/TiO2、Au/ZrO2、Ag/AgCl等负载型贵金属纳米粒子作为有效的光/超声催化剂在化学合成和降解污染物方面的应用.负载型贵金属纳米粒子能够有效地将太阳能转化为化学能.在紫外光或可见光的辐照下,负载型贵金属纳米粒子能够催化一系列的选择性化学转化,如醇类化合物氧化为醛/酮类化合物、硫醇氧化为二硫化合物、苯氧化为苯酚、硝基苯类化合物还原为偶氮化合物等.在超声波辐射下,负载型贵金属纳米粒子能够有效地催化分解水产氢.此外,在紫外光或可见光的辐照下,负载型贵金属纳米粒子能够有效地催化降解多种污染物,如醛类、醇类、酸类、酚类化合物和染料等.在超声波辐射下,负载型贵金属纳米粒子也能够有效地催化降解包括染料在内的有机污染物.     

聚苯胺/金属纳米粒子复合物的制备及性能

基于国内外最新研究文献及本课题组研究工作,从发展历史、制备方法、多功能性方面系统综述了近年来发展起来的聚苯胺/金属纳米粒子复合物。在聚苯胺基体中引入金属纳米粒子的方法可归纳为3大类：原位复合法、直接共混法和层层自组装法。所形成的有机聚苯胺和无机金属杂化复合物不仅能保留各自原有的特异性能,而且二组分之间还存在着相互协同作用,能够极大地提升基体聚苯胺材料的性能,电导率最高可提高100倍,电氧化催化电流最高可提高10倍。分散在聚苯胺膜中的极少量铂微粒就能使不锈钢板的腐蚀电位稳定在钝化区域。聚苯胺/金属纳米粒子复合物所表现出的突出的固有电导性、优异的反应催化性和极强的金属防腐性,使其跻身于为数不多的新型高性能复合材料之列,显示出了诱人的应用前景。     

铜纳米粒子负载于钴纳米片的双金属催化剂催化CO选择性加氢

使用赖氨酸作为表面活性剂模板, 合成了Cu纳米粒子负载于Co纳米片的双金属催化剂Cu/Co. 与常规的Cu-Co双金属纳米颗粒催化剂相比, Cu/Co催化剂对CO选择性加氢反应表现出特殊的结构效应, 提高了CO转化率和高级醇选择性, 降低了甲烷选择性. Cu/Co催化剂中, Cu(111)面与Co(100)面相互作用的功能化界面有利于深入研究金属-金属的相互作用. 这种双金属催化剂可以将模型催化剂和现实催化应用联系起来, 将有助于获得对合成气转化制高级醇反应机理的本质认识.     

石墨烯负载Pt/Co双金属纳米颗粒催化剂的制备及催化制氢性能

采用化学共还原方法制备了石墨烯负载Pt/Co双金属纳米颗粒（GBNPS）催化剂,并将其用于催化硼氢化钾（KBH₄）水解制氢.采用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）仪和X射线光电子能谱（XPS）表征了该催化剂,并研究了双金属纳米颗粒的化学组成对其催化KBH₄水解制氢性能的影响.结果表明,制备的石墨烯负载Pt/Co双金属纳米颗粒平均粒径为3.2~3.9 nm,其中石墨烯负载Pt₂₀Co₈₀双金属纳米颗粒的催化活性最高,35℃时制氢活性可达35973 mol_H2·h^-1·mol^-1_Pt,且具有良好的耐久性,催化KBH₄水解反应的表观活化能为36 kJ/mol.     

一步置换法制备AgPd纳米粒子及催化性能研究

在室温条件下,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,以Mg粉为还原剂,采用一步置换法制备出AgPd和Pd纳米粒子。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)以及X-射线光电子能谱(XPS)等对该AgPd和Pd纳米粒子的属性进行了表征。结果表明,AgPd和Pd纳米粒子为单分散状态且能长时间的稳定存在。采用不同摩尔比(3∶1,1∶1或1∶3)的金属离子前驱体Ag⁺和Pd²⁺,均可制备出单分散的AgPd纳米粒子。PVP对AgPd和Pd纳米粒子的稳定存在起关键作用。所制备的AgPd纳米粒子对4-硝基苯酚的还原表现出优异的催化活性,其催化效率顺序为：Ag₁Pd₁>Pd>Ag₃Pd₁>Ag₁Pd₃。Ag₁Pd₁纳米粒子循环使用5次后,其催化活性没有显著降低。     

磁性贵金属纳米催化剂

磁性贵金属纳米颗粒因具有高效的催化性能和可重复利用性而受到广泛关注。本文描述了磁性贵金属纳米颗粒的基本结构,介绍了磁性贵金属催化剂的基本组成部分,概括了磁性贵金属纳米颗粒的制备方法,阐述了国内外磁性贵金属纳米颗粒的创新研究,指出了发展磁性贵金属纳米催化剂亟待解决的问题,并对磁性贵金属纳米颗粒的应用前景进行了展望。     

聚苯胺负载纳米金催化剂的制备及其催化性能研究综合实验设计

将科研课题“聚苯胺负载纳米金催化剂的制备及其催化性能研究”设计成应用化学专业综合实验,将科研课题的创新性和教学可行性有机结合,以推进创新型人才的培养。实验以苯胺单体（ANI）为原料,以过硫酸铵（APS）为氧化剂,制备聚苯胺（PANI）载体。采用金胶负载法、PANI原位还原法、ANI原位还原法三种载金方式分别制备PANI负载纳米金催化剂,并以Na BH₄存在条件下,对硝基酚（4-NP）还原制备对氨基酚反应（4-AP）为探针评价催化剂的催化性能。实验内容多学科交叉融合,涉及催化剂的制备、催化剂的结构表征、催化剂的活性评价等多种内容。通过本次实验,学生可以经历催化学科科学研究的全过程,掌握催化材料的制备方法,并熟练运用红外光谱（FT-IR）、紫外光谱（UV-Vis）、X射线衍射光谱（XRD）等大型设备对所制备催化材料进行分析,进而激发学生的学习兴趣,提高学生的科研素养。     

高能量超声辅助制备负载型贵金属纳米催化材料

介绍了一种利用高能量超声作用制备负载型纳米催化材料的方法.通过高能量超声作用下发生的还原反应,使原位生成的贵金属或双金属纳米颗粒负载于各种载体的表面,制备了一系列石墨烯基-、碳纳米管基-、金属氧化物(二氧化铈、α-三氧化二铁、二氧化钛)基-负载型贵金属纳米催化材料,并利用光电子能谱、透射电子显微镜、元素分析、电子衍射等方法表征了材料的结构和形貌.结果表明:贵金属纳米颗粒在载体的表面均匀地分布,颗粒的尺寸较小,分布较窄;颗粒的尺寸可以通过金属在载体中的负载量、金属前驱体的浓度和超声强度容易地进行调控.这种方法为负载型贵金属纳米催化剂的制备提供了一种有效的途径.     

贵金属催化剂上氢气选择性催化还原NOx

NO_x的控制对于改善大气环境质量具有重要意义,而氢气选择性催化还原(H₂-SCR)NO_x作为一种高效环保的脱硝技术而备受关注。本文总结概述了近年来贵金属催化剂在H₂-SCR脱硝反应中的研究进展,首先介绍了H₂-SCR反应机理,在此基础上分别论述了影响贵金属催化剂性能的因素(如活性组分、载体类型、助剂添加及组分存在形式等)及催化剂结构与性能的构效关系。最后,针对目前存在的问题展望了H₂-SCR脱硝未来的发展方向。     

低温燃料电池贵金属催化剂的老化

催化剂的老化是导致燃料电池性能衰减的重要因素之一.对于低温燃料电池,贵金属催化剂的老化主要体现在粒径的增长、金属氧化态的改变、组分的迁移和流失以及碳载体的腐蚀四个方面.本文综述了低温燃料电池贵金属催化剂老化方面的最新研究进展,探讨了导致催化剂老化的主要原因.     

多环芳烃在贵金属催化剂上竞争加氢反应的研究

采用水蒸汽脱铝获得了超稳Y载体, 并用离子交换法制备了金属含量约为0.8 wt%的双贵金属催化剂. 用NH₃程序升温脱附、X射线衍射、N₂吸附-脱附等方法表征了载体和催化剂. 以萘、蒽、芘加氢为模型反应, 在高压反应釜中研究了催化剂的加氢活性以及它们之间竞争加氢的反应. 结果表明, 催化剂具有深度加氢的能力. 萘与蒽竞争加氢的结果表明, 蒽的加氢活性高于萘加氢活性, 并且蒽抑制萘加氢, 萘抑制了八氢蒽向全氢蒽的转化. 说明对于分子动力学直径相当的混合体系中, 多环物质抑制少环物质的加氢. 分子动力学直径不同的萘与芘加氢结果表明, 萘的转化率始终高于芘的转化率, 并且单和混合体系中萘和芘的转化率变化程度不大, 说明分子能否扩散进入分子筛孔道内也是影响加氢活性的重要因素.     

Electrodynamics of Noble Metal Nanoparticles and Nanoparticle Clusters

In this paper we examine the electrodynamics of silver nanoparticles and of clusters of nanoparticles, with an emphasis on extinction spectra and of electric fields near the particle surfaces that are important in determining surface-enhanced Raman (SER) intensities. The particles and clusters are chosen to be representative of what has been studied in recent work on colloids and with lithographically prepared particles. These include spheres, spheroids, truncated tetrahedrons, and clusters of two or three of these particles, with sizes that are too large to be described with simple electrostatic approximations but small compared to the wavelength of light. The electrodynamics calculations are mostly based on the discrete dipole approximation (DDA), which is a coupled-finite element approach which produces exact or nearly exact results for particles of arbitrary size and shape if fully converged. Mie theory results are used to study the validity of the DDA for spherical particles, and we also study the validity of the modified long wavelength approximation (MLWA), which is based on perturbative corrections to the electrostatic limit, and of the single dipole per particle approximation (SDA). The results show how the dipole plasmon resonance properties and the electric field contours around the particle vary with particle shape and size for isolated particles. For clusters of particles, we study the effect of interparticle spacing on plasmon resonance characteristics. We also show that the quadrupole resonance is much less sensitive to particle shape and interparticle interactions than the dipole plasmon resonance. These results provide benchmarks that will be used in future comparisons with experiment.     

Ultra Deep Hydrodesulfurization of Gas Oils Over Sulfide and/or Noble Metal Catalysts

Deep hydrodesulfurization (HDS) of sterically hindered sulfur compounds in gas oils will require enhanced hydrogenation activity to hydrogenate the aromatic rings of the sulfur compounds. Although H₂S is known to inhibit the direct HDS route for most of the sulfided catalysts, its promotion to the hydrogenation and subsequent HDS was newly observed for unsupported MoS₂. This promotion suggests that ultra deep HDS over sulfide catalysts can be achieved along with high metal loading, minimal support-metal interactions and optimal dependence on the Ni species. On the other hand, the strong hydrogenation activity of sulfur-tolerant noble metal catalysts suggests that ultra deep HDS as well as deep aromatics saturation can be achieved. This paper discusses recent catalytic approaches for ultra deep HDS using conventional sulfide catalysts and/or noble metal catalysts, such as the newly developed Pd-Pt/Yb-USY zeolite catalyst.     

贵金属芳烃饱和催化剂研究

近年来石油（尤其是柴油）馏分脱除芳烃的问题受到越来越多的重视。目前研究较多的脱芳烃催化剂有负载型金属硫化物催化剂及负载型贵金属催化剂。后者的脱芳烃深度明显优于前者,但后者对原料中硫化物极为敏感,提高其抗硫性是该催化剂的研究重点。本文着重对改善贵金属芳烃饱和催化剂抗硫性的最新研究进行了综述。     

贵金属芳烃饱和催化剂研究

近年来石油(尤其是柴油)馏分脱除芳烃的问题受到越来越多的重视。目前研究较多的脱芳烃催化剂有负载型金属硫化物催化剂及负载型贵金属催化剂。后者的脱芳烃深度明显优于前者,但后者对原料中硫化物极为敏感,提高其抗硫性是该催化剂的研究重点。本文着重对改善贵金属芳烃饱和催化剂抗硫性的最新研究进行了综述。     

贵金属单原子催化剂的制备及其在CO、VOCs完全氧化反应中的应用北大核心CSCD

为有效提高负载型催化剂中贵金属的原子利用效率,贵金属单原子催化剂逐渐成为一个研究热点和前沿课题.我们针对单原子催化剂在催化氧化领域中的应用,综述了几种贵金属单原子催化剂的典型制备方法,包括原子层沉积法、湿法化学法、光化学辅助法、热解法等,并讨论了上述方法的优缺点.此外,对比传统贵金属负载型催化剂,我们重点讨论了贵金属基单原子催化剂在CO催化氧化、挥发性有机化合物(VOCs)催化氧化、催化机理等催化氧化过程中的最新研究进展,尤其是贵金属基单原子催化剂在低温低浓度催化氧化过程中表现出的优异催化活性、抗水性和抗毒性,表明该类催化剂具备极大的工业应用潜力.最后,进一步从大规模工业应用角度探讨了单原子催化剂目前面临的挑战和可能的解决办法,期望可以为应用于催化氧化过程的高效、稳定的单原子催化剂的设计提供思路.     

基于担载贵金属纳米粒子聚苯二胺的生物传感器

系统论述了基于聚苯二胺的电流型生物传感器,如过氧化氢传感器、葡萄糖传感器和免疫传感器等的探测性能。指出聚苯二胺中的大量氨基/亚胺基及其膜的形态结构有助于加大贵金属纳米粒子的载入量,这种载有贵金属的聚苯二胺对酶的高效锚定作用以及贵金属纳米粒子的快速电子传输能力使其具有明显的电流增敏效果。聚苯二胺膜具有优异的选择透过性能,对抗坏血酸、脲酸、醋氨酚等常见干扰物质具有较强的抗干扰能力。由此制备的生物传感器生物物质探测与分析等领域展现出了广阔的应用前景。