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催化学报杂志 CSCD期刊

Chinese Journal of Catalysis

  • 21-1195/O6 国内刊号
  • 0253-9837 国际刊号
  • 1.52 影响因子
  • 1-3个月下单 审稿周期
催化学报是中国化学会;中国科学院大连化学物理研究所主办的一本学术期刊,主要刊载该领域内的原创性研究论文、综述和评论等。杂志于1980年创刊,目前已被万方收录(中)、CA 化学文摘(美)等知名数据库收录,是中国科学院主管的国家重点学术期刊之一。催化学报在学术界享有很高的声誉和影响力,该期刊发表的文章具有较高的学术水平和实践价值,为读者提供更多的实践案例和行业信息,得到了广大读者的广泛关注和引用。
栏目设置:研究快讯、研究论文、综述

催化学报 2017年第03期杂志 文档列表

Preface to Special Column on Novel Catalysts for Energy and Environmental Issues419-419

中孔硫酸化氧化锆-氧化硅催化甘油转化制丙烯醛(英文)420-425

摘要:一种中孔硫酸化的、只含Br?nsted酸位的氧化锆一氧化硅催化剂可将甘油转化为丙烯醛,其产率和选择性分别为81%和82%.即使在低温(523 K)下,产物时空收率可高达9.0 mmol h~(一1)g_(cat)~(一1).本催化剂的活性和选择性高于典型的硫酸化的ZrO_2催化剂.氧化硅稀释了锆物种而使得催化剂酸性更温和,较大的孔径使得传质更快,因此催化剂性能提高.

固定化Sn/氯化胆硷络合物制备Sn-β分子筛催化剂用于葡萄糖-果糖异构化反应(英文)426-433

摘要:在水溶液中锡盐与β分子筛金属化过程中很容易水解为氢氧化物,因此,制备高度分散的、以孤立形式存在的锡物种非常具有挑战性.我们先采用SnCl_2/氯化胆硷(ChCl)络合物将锡物种固定在高硅的商品化的β分子筛上,然后焙烧就可很方便地在水溶液条件下制得了高度分散于β分子筛上的锡物种.电镜照片、紫外一可见光光谱和X射线衍射结果证实了这一点.ChCl的存在促进了锡物种与分子筛的结合.担载(1一2)wt%Sn的β分子筛在葡萄糖一果糖异构化反应中表现出较高的催化活性和选择性.

氟催化废弃硅基还原剂与CO_2还原转化反应(英文)434-439

摘要:CO_2是最重要的可再生碳源之一.为了将CO_2转化为有用的有机化合物,我们研究了二种模型硅基"废"材料—乙硅烷和硅粉的反应活性.在这些反应中,氟盐的催化活性最高,在常压、在质子源水和硅基还原剂的存在下,CO_2可转化为甲酸.原位NMR和动力学分析表明,含氢硅烷和五配位的硅物种分别是反应中间物和活性物种.

钨酸铋担载钯纳米粒子光催化甲苯及其衍生物到醛的氧化反应(英文)440-446

摘要:甲苯及其衍生物的选择性氧化是化学工业中重要的一环.氧化产物醛、酮和酸类化合物是各种农药、染料、防腐剂、阻燃剂、香料、塑料的合成中间体.在传统的化工过程中,通常在苛刻的条件下,如高温、高压以及酸性溶剂中进行甲苯的选择性氧化.光催化有机合成作为一种"绿色"的合成方法受到越来越多的关注.我们发现钨酸铋作为可见光响应的光催化剂,可以利用氧气作为氧化剂,对甲苯及其衍生物进行催化氧化反应.通过调节水热法合成钨酸铋的酸碱条件,控制其成核生长过程,改变其形貌,发现在pH值为0.49时,得到花状钨酸铋粉末活性最高.X射线衍射、扫描电镜、紫外可见吸收光谱和比表面测定结果发现,花状钨酸铋粉末表现出最佳的甲苯氧化活性很可能是与它最大的比表面积有关系.为了进一步提高催化的活性,我们将助催化剂担载在钨酸铋粉末上,发现Pd的担载量为0.1wt%时甲苯氧化反应活性最高.将邻、间、对位甲基取代以及对位甲氧基和氯取代的甲苯衍生物进行反应,发现均可高选择性地得到目标产物.在加入电子牺牲剂硝酸银和空穴牺牲剂草酸铵到反应体系后,发现反应被完全禁阻,说明在甲苯氧化反应过程中电子和空穴都起到了相应的作用.通过电化学测试发现,钯作为助催化剂担载在钨酸铋表面后,产生更强的氧化和还原信号,说明其在电子和空穴发生反应的过程中都起到了相应的促进作用.由此推测,在甲苯的氧化反应中,钨酸铋材料表面吸收可见光,产生光生电子和空穴,而钯的担载则促进了电子和空穴进行氧气还原和甲苯氧化的过程.

三元磁性氮化碳复合光催化剂的制备和表征及其在可见光下去除四环素的应用(英文)447-457

摘要:g一C_3N_4作为一种新型有机半导体材料,由于其良好的化学稳定性和可直接利用可见光等优点已经引起了人们的广泛关注,近年来已逐渐将其应用于光催化氧化环境污染物等方面.同时在实际应用中因其光能利用率低、难回收、电子一空穴易复合等缺点也受到了限制.研究发现将四氧化三铁与氮化碳相结合,可以有效提高复合催化剂的光催化活性,而且可回收再利用很大程度上降低成本.采用光催化氧化技术处理实际环境污染物废水时,将光催化剂投入到废水中后,环境及水体的温度往往会对催化剂的催化活性产生一定的影响,导致无法实现最佳的光催化处理效果.制备一种催化活性不受外界温度影响的智能光催化材料是当今面临的一项挑战.我们研究制备了一种具有温度响应的磁性复合光催化剂PNIPAM/Fe_3O_4/g一C_3N_4,其可根据外界温度的不同而表现出不同的光催化活性.温敏型聚合物PNIPAM是一类结构、性能和形态随温度变化而做出响应的功能材料,将光催化材料与温敏型PNIPAM智能高分子材料相结合,实现了智能催化的效果.PNIPAM温敏聚合物在水溶液中存在一个低临界溶解温度,其可以作为开关,通过改变温度实现对光催化过程的控制,达到过程智能化的效果.随着温度的改变,温敏聚合物的溶解状态在临界点附近会发生变化.不同温度对催化速率影响很大,当温度升高到临界值以上,催化反应速率降低很多;当温度降低到临界值以下,催化活性随之升高.这样不仅随时控制反应的进行,还可以通过改变温度控制反应速率.同时,温敏聚合层又相当于一个保护层,可以增强其抗腐蚀能力,提高对内部光催化材料的保护,进而提高其稳定性.众所周知四环素等抗生素类药物生产废水,属于高浓度有机废水,具有一定的毒性,一般较难处理.我们将制备的PNIPAM/Fe_3O_4/g一C_3N_4复合光催化材�

从三聚氰胺制得工业用深度脱硫的绿色纳米催化剂PMoV/Fe_3O_4/g-C_3N_4:合成与表征(英文)458-468

摘要:采用简便的化学浸渍法制备了新型磁性可分离的纳米复合物H_5PMo_(10)V_2O_(40)/Fe_3O_4/g一C_3N_4(PMoV/Fe_3O_4/g一C_3N_4),并进行了详细的表征,采用电位滴定法测定了催化剂酸性.该PMoV/Fe_3O_4/g一C_3N_4纳米复合物在硫化物选择氧化为砜或亚砜的反应中表现出较高的催化活性;考察了在优化反应条件下,它在含硫(包括二苯并噻吩DBT)模拟油或真实石油的催化氧化反应中的催化性能;特别考察了各种含氮化合物,以及1一环和2一环芳香烃作为共溶剂对DBT脱硫效果的影响.采用外加磁场即可方便地将该催化剂从反应混合物中分离和回收.选取最好的萃取剂,通过简单的倾滤就可很容易地将剩余反应物从产物中分离出来.该纳米催化剂具有高催化活性,且容易重复使用,至少可以重复使用4次而未见催化活性明显下降.

肽纳米纤维固载Pd纳米颗粒为催化剂、羟基苯并三唑为新型苯基化试剂合成联芳(英文)469-474

摘要:研究了肽纳米纤维负载的Pd纳米颗粒催化卤代芳烃与羟基苯并三唑的直接偶合反应.结果表明,该偶合反应可在简单、绿色及温和的条件下进行,并可以较高产率生成相应的联芳.本文首次采用羟基苯并三唑作为苯基化试剂,且将肽纳米纤维作为一种新型可循环使用的载体,因而对现有合成方法是一个有益补充.

Pt-CeO_2/SiO_2催化剂用于室温湿空气中CO氧化反应(英文)475-488

摘要:开发室温CO氧化催化剂的主要挑战是CO自中毒和慢的表面动力学,同时湿气的存在也可导致催化剂失活.本文开发了高活性CeO_2促进的Pt基催化剂4%Pt一12%CeO_2/Si O_2,用于室温湿气(湿度10%–90%,25°C)中CO氧化反应,在低CO浓度(〈500 ppm)和高CO浓度(〉2500 ppm)时,CO转化率高于99%.优化了催化剂制备变量,如Pt和CeO_2负载量、CeO_2沉积方法、CeO_2和Pt前驱体的干燥和焙烧条件.采用CO/H_2化学吸附、O_2一H_2滴定、X射线衍射和BET比表面积测定表征了催化剂的表面特性,并将其与催化剂活性相关联.结果表明,CeO_2沉积方法对催化剂活性影响显著,当用浸渍法沉积CeO_2时,所得催化剂的反应速率(5.77μmol/g/s)比用沉积沉淀法(1.96μmol g~(一1)s~(一1))或CeO_2嫁接法(1.31μmol g~(一1)s~(一1))制得催化剂的高3倍.O_2一H_2滴定结果表明,当用浸渍法沉积CeO_2时,CeO_2和Pt的紧密结合导致了催化剂的高活性.催化剂载体的选择也非常重要,硅胶负载的催化剂活性(5.77μmol g~(一1)s~(一1))是氧化铝负载的(1.05μmol g~(一1)s~(一1))5倍.当反应受内扩散控制时,催化剂载体的粒径和孔结构影响非常大.另外,CeO_2和Pt前驱体的干燥和焙烧条件对催化剂活性的影响至关重要.当Pt和CeO_2含量分别大于2.5和15 wt%时,所得催化剂在室温条件下活性高(TOF〉0.02 s~(一1)),稳定性好(反应15 h,CO转化率≥99%).

核壳结构CdS/ZnS微米球表面处理与光催化制氢性能的关系(英文)489-497

摘要:具有高活性和稳定性的半导体光催化材料是太阳能光催化制氢领域的研究热点,其中CdS胶体颗粒催化剂因其合适的禁带宽度和带边位置以及较低的原料价格而广受关注.但它在水溶液中不稳定,易受光腐蚀,因而限制了其应用.目前人们致力于用各种方法提高其稳定性,包括各种纳米结构的应用、复合其他催化剂材料以及不同晶相结构复合.ZnS是一种宽禁宽半导体,禁带宽度为3.6 eV,常被用来与CdS形成固溶体调控其能带结构,从而提高其性能和稳定性.其中核壳结构CdS/ZnS异质结具有骑跨型(I型)能带结构,具有特殊的光学和电学性质,在量子点LED和量子点生物荧光显示剂方面获得关注和应用,同时也显示了良好的光催化性能.研究人员对核壳结构CdS/ZnS异质结材料中ZnS壳层厚度对其光学性能包括荧光效率等的影响进行了研究,然而ZnS壳层厚度、颗粒尺寸及其表面处理对光催化性能影响方面的报道很少.本文发展了一种简易的两步法,制备了核壳结构CdS/ZnS微米球光催化剂.首先采用超声喷雾热分解法制备CdS微米球,然后以水浴法在CdS微米球上生长ZnS壳层.采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外一可见吸收光谱(UV一vis)和透射电镜(TEM)对所得样品进行了表征.SEM和TEM结果显示,所得微米球为完整包裹的球形核壳结构;XRD表征证实CdS核与ZnS壳层皆为六角相晶型;光催化性能表征结果显示,该样品的光催化制氢性能远高于单独的CdS微米球以及同法所制的ZnS微米球.通过改变前驱液浓度(Zn源浓度分别为0.2,0.3和0.5 mol/L)获得了三种不同厚度的核壳结构CdS/ZnS微米球,X射线荧光光谱结果证实了其壳层厚度成功调控.UV一vis结果发现,其吸收边由内核CdS决定,受壳层厚度的影响不大.光致荧光发射光谱分析发现,随着壳层厚度的增加,其540 nm处的CdS带边发射峰强度逐渐增大.这可�

一种简单前驱体预处理策略制备多孔氮化碳和负载型多孔氮化碳及其高效可见光光催化活性(英文)498-508

摘要:作为一种非金属半导体光催化剂,石墨相氮化碳(g一C_3N_4)已广泛应用于水中有机污染物去除、劈裂水产氢、二氧化碳还原制碳氢化合物燃料以及选择性氧化有机合成等许多光催化领域.然而,聚集态层状结构和粉末物理状态严重限制了g一C_3N_4在非均相光催化反应中的实际应用.一方面,g一C_3N_4的聚集态层状结构限制了光生载流子的表面迁移并增加了光催化反应的传质阻力.另一方面,由于附加的固一液分离步骤,粉体g一C_3N_4不便于实际应用.因此,为解决g一C_3N_4的上述缺点,一些研究已经进行并集中于g一C_3N_4的形貌控制合成及负载.构建多孔微观结构是合成具有优异光催化活性g一C_3N_4的有效途径之一.本文研究表明,盐酸或乙二醇预处理的三聚氰胺均可用作制备多孔g一C_3N_4的前驱体.有趣的是,由于在多孔g一C_3N_4制备体系中不同制孔单元的共存,与通过盐酸或乙二醇单独预处理的三聚氰胺制备的多孔g一C_3N_4相比,通过二者共同预处理的三聚氰胺制备的多孔g一C_3N_4具有更丰富的多孔微观结构.与制备负载型二氧化钛不同,由于在制备g一C_3N_4过程中缺少溶胶一凝胶步骤,因此负载型g一C_3N_4较难制备.而且,对于氟一锡氧化物(FTO)基底负载的g一C_3N_4,在实际应用中存在一些不足.首先,FTO基底的片状物理结构不利于反应底物的扩散.其次,FTO基底的吸光效应会导致光能损失,因此g一C_3N_4只能在FTO基底的单面负载.最后,在g一C_3N_4和FTO基底之间无化学作用,因此在光催化反应过程中不可避免造成g一C_3N_4的损失.因此,以盐酸/乙二醇共同预处理的三聚氰胺作原料,氢氟酸/3一氨基丙基三甲氧基硅烷共同预处理的石英棒作基底,首次制备了多孔g一C_3N_4和负载型多孔g一C_3N_4.丰富的多孔微观结构使得所制多孔g一C_3N_4具有优异的光催化活性;且由于多孔g一C_3N_4与石英棒基底间存

Zn改性的Pt/SAPO-11催化剂及其提高二甲基烷烃选择性509-517

摘要:随着环保法规的日益苛刻,世界各国对发动机燃料指标的要求也越来越严格,汽油组分中的烯烃含量逐渐被限制.作为提高汽油辛烷值的有效手段,正构烷烃的临氢异构化越来越引起人们的重视.烷烃碳数相同时,具有多支链的异构体往往具有更高的辛烷值.因此,在正构烷烃临氢异构化过程中,提高多支链异构体的选择性具有重要意义.Pt/SAPO一11作为双功能催化剂具有适宜的孔结构、温和的酸性和适度的加氢脱氢活性,在烷烃临氢异构化反应中表现出色,得到了广泛研究.已有文献报道中,通过添加第二金属改性可以调节双功能催化剂的物理化学性质,进而影响其催化活性和产物选择性.为了提高异构产物选择性,特别是多支链异构产物的选择性,本文研究了Zn改性的Pt/SAPO一11催化剂在正辛烷临氢异构化中的反应性能,与未改性的Pt/SAPO一11催化剂相比,Zn改性的Pt/SAPO一11催化剂表现出更高的二甲基烷烃选择性.通过动态合成方法合成SAPO一11分子筛,进而制备Zn改性的Pt/SAPO一11催化剂.XRD表征表明,Pt和Zn的引入基本没有引起SAPO一11特征峰改变,并且未发现Pt和Zn氧化物的特征峰,说明金属组分得到很好的分散.氮气吸附一脱附实验表明,随着Zn添加量的增加,载体的比表面积和孔体积略有减少.NH_3一TPD和吡啶红外光谱用于表征Zn的加入对催化剂酸性的影响,结果表明,少量Zn的添加可以增加酸量,这是由于Zn的引入可以产生L酸性位;而随着Zn的增加,总酸量减少,这是由于过多的Zn覆盖了载体的酸性位.H_2一TPR和H_2一TPD表征发现,Zn的引入使得Pt在高温处的还原峰减小,说明Zn改变了Pt在载体上的位置,使其主要负载在分子筛外表面.由于Zn~(2+)是阳离子并具有较小的离子半径,它可以作为竞争吸附剂,首先进入分子筛孔道从而抑制了Pt进入分子筛孔道.H_2一TPD表明,Zn的引入使得H_2的脱附温度逐

含铜有序介孔Cu-KIT-6的合成及其苯乙烯环氧化催化性能:pH值的影响(英文)518-528

摘要:苯乙烯侧链C=C的选择性氧化一直是烯烃环氧化研究领域关注的热点之一.近几十年来,苯乙烯环氧化研究主要集中于多相过渡金属催化剂的开发与应用;以铜为主要活性物种的催化剂因具有较高的环氧苯乙烷选择性而备受瞩目.然而,采用pH调节法将铜离子引入三维六方介孔材料KIT一6阵列尚未见报道,尤其是pH值对合成材料的形貌、结构以及催化活性的影响尚未可知.基于此,本文采用pH调节法合成了铜嵌入KIT一6介孔材料Cu一KIT一6x(x代表初始溶胶的pH值,x=1.43,2.27,3.78,3.97,4.24,6.62),并将其应用于苯乙烯环氧化反应.采用X射线粉末衍射、氮气吸附脱附、透射电子显微镜以及X射线光电子能谱等手段对Cu一KIT一6x的表面结构及形貌进行了细致表征.结果表明,随着pH的变化,Cu一KIT一6x催化剂的物理特性、表面结构尤其是铜物种种类和含量均变化较大.较低的pH导致铜物种主要以Cu~(2+)形式存在,难以引入到KIT一6骨架中,且不利于介孔材料的合成,最终导致产生无序介孔结构.当pH增大到3.78时,约有4.6 wt%的Cu(Ⅱ)以–Cu–O–Si–形式成功引入KIT一6骨架中,获得了具有较高比表面积且有序的孔结构.此外,由于Cu~(2+)的引入,骨架内部分Si~(4+)被取代,促使Cu一KIT一6_(3.78)拥有可与载体KIT一6相媲美的大孔径.然而,当pH继续增大时,过量的Cu~(2+)从KIT一6骨架中析出,以CuO形式存在于载体表面,从而导致Cu一KIT一6的孔径逐渐增大;同时NaOH对三维立方介孔结构的破坏,使得介孔结构坍塌及比表面积显著降低.以苯乙烯环氧化反应评价了Cu一KIT一6x系列催化剂的催化活性.当以叔丁基过氧化氢为氧化剂,乙腈为溶剂,在70 ℃反应6 h后,Cu一KIT一6_(3.78)表现出最优的苯乙烯转化率(43.5%)及环氧苯乙烷选择性(86.6%).使用4次后,Cu一KIT一6_(3.78)展示了稳定的苯乙烯转化率、环氧苯�

PtSnNa/SUZ-4:丙烷脱氢反应的高效催化剂(英文)529-536

摘要:丙烷脱氢制丙烯是优化利用炼厂气和油田伴生气资源的一条重要途径.随着丙烯需求量的逐步增加,丙烷脱氢制丙烯日益受到重视.负载型PtSn/γ一Al_2O_3催化剂具有优良的丙烷脱氢活性和选择性,但在高温、低氢压的反应条件下,催化剂易积炭而失活.近年来,选用了微孔分子筛如ZSM一5和介孔分子筛如SBA一15和MCM一41作为PtSn催化剂的载体,结果表明,具有规整孔道结构的负载型PtSn/分子筛催化剂的丙烷脱氢反应稳定性明显优于PtSn/γ一Al_2O_3催化剂.SUZ一4分子筛与ZSM一5分子筛结构相似且孔径相当,所不同的是ZSM一5由十元环交叉孔道组成,而SUZ一4由十元环和八元环孔道垂直相交组成.我们用微型催化反应装置结合XRD、BET比表面积和孔体积测试、NH_3吸附一程序升温脱附(NH_3一TPD)、氢化学吸附、热重分析(TG)、H_2程序升温还原(H_2一TPR)和程序升温氧化(TPO)等多种物理化学手段研究了负载型PtSnNa/SUZ一4和PtSnNa/ZSM一5催化剂的结构和丙烷脱氢反应性能,以及这两种催化剂在丙烷脱氢反应中催化性能差异的原因.实验结果显示,在丙烷脱氢反应中,负载型PtSnNa/SUZ一4催化剂上丙烯选择性和反应稳定性明显优于PtSnNa/ZSM一5催化剂,说明载体一定程度上会影响催化剂上丙烷脱氢反应性能.XRD,BET比表面积和孔体积测试等表征手段结果表明,SUZ一4和ZSM一5的孔体积和比表面积比较接近,载体的结构又类似,且两者的积碳量也相近,故载体的基本性质和积碳量的差异不是引起催化剂性能差异的原因.NH_3一TPD结果表明,H一SUZ一4的酸强度明显强于H一ZSM一5.由于浸渍法制备负载型PtSn催化剂所用前体为具有强酸性的混合溶液(H_2PtCl_6+SnCl_4),存在于SUZ一4分子筛孔道内表面的强酸中心不利于上述前体与SUZ一4分子筛孔道内表面结合.ZSM一5分子筛孔道内表面比较弱的强酸中心,促进了催化剂�

氮杂石墨烯碳纳米管复合材料负载Pt催化剂在甘油选择性氧化中的应用(英文)537-544

摘要:生物柴油因原材料来源广、可再生、安全性能好、环境友好及可替代石化柴油等优势被认为是一种极有发展前景的可再生能源,正逐步成为当今国际新能源开发的热点.作为生物柴油生产过程的主要副产物,甘油多相氧化制备具有高附加值的氧化产物是生物柴油产业链上的重要分支.目前,应用于该催化氧化体系的催化剂主要为负载型单金属(Au,Pd和Pt)和双金属(Au一Pd,Au一Pt和Pt一Bi)催化剂.其中,Au催化剂在碱性条件下对甘油氧化反应有较高的催化活性和甘油酸选择性,并且该催化剂稳定性高,不易在较高氧气压力的反应条件下因氧中毒而失活.但是,由于反应过程中碱的存在,反应体系中部分产物间可相互转化,从而掩盖催化剂的产物选择性本质,增大了产物分析、分离和催化剂作用机理研究的难度.而Pd和Pt催化剂不受酸、碱反应条件的限制,能够在无碱助剂作用下实现甘油催化氧化.与Au基和Pd基催化剂相比,Pt基催化剂可实现在酸性或中性反应条件下甘油选择性氧化产物的一步生成,同时具有较高的催化活性及稳定性,且氧化产物收率较高.一直以来,以碳材料为载体负载的金属催化剂被广泛应用于甘油液相氧化反应.研究表明,催化剂活性与碳的孔径分布有关,随着碳载体微孔比例的增加,催化剂活性下降.此外,载体表面基团对金属活性有着重要影响.例如,载体表面含氧基团的吸电子作用可降低载体表面电子的流动性(电子密度和导电性),从而阻碍甘油氧化反应过程中OH–的吸附和再生,导致反应活性降低.因此,开发微孔比例小、富含负电性基团的碳载体成为甘油氧化过程中急需解决的问题之一.本文通过热解碳纳米管(MWCNTs)和三聚氰胺的混合物,在碳纳米管表面直接生长得到氮杂石墨烯(NG一MWCNTs),并采用SEM,N_2吸附,TEM和XRD对所得复合材料进行了表征.实�

稳定于具有亚5nm窗口的立方介孔氧化硅的金纳米颗粒及其优异的醇氧化活性(英文)545-553

摘要:金纳米颗粒在烯烃加氢、水气转化、过氧化氢直接合成和醇类选择性氧化等反应中表现出独特的催化性能,引起了人们广泛关注.通常,金纳米颗粒的催化活性受到尺寸、原子堆积形式、暴露晶面及其与载体的相互作用所影响.而金纳米颗粒的烧结往往导致其催化效率迅速下降.为了解决金颗粒烧结问题,提高其使用寿命,必须控制高温处理时颗粒和原子的迁移.尽管已有很多工作见诸报道,然而到目前为止,仍未完全解决金颗粒烧结问题.本文通过调整有机模板剂和反应温度成功地合成了不同窗口尺寸的立方介孔氧化硅材料(FDU一12),并将预先合成的3nm金颗粒负载于其上,考察了窗口尺寸对金颗粒烧结的影响.首先,采用小角X射线散射、氮气吸附一脱附、透射电镜和扫描电镜等手段证实成功合成了具有亚5 nm窗口的FDU一12材料,同时以3 nm金颗粒为探针,进一步区分了具有〈3 nm和3–5nm窗口的FDU一12样品.在抗烧结实验中发现,具有3–5 nm窗口尺寸的FDU一12能够在一个较宽的金负载量(1.0–8.3 wt%)下稳定金纳米颗粒.在550 ℃空气中焙烧5 h后,金颗粒的平均尺寸维持在4.5–5.0 nm.更小的窗口尺寸则会导致3 nm金颗粒无法进入FDU一12孔道,从而带来低的负载能力和差的抗烧结性能.另一方面,具有〉7 nm窗口尺寸的FDU一12则只在高的金颗粒负载量(〉9 wt%)下才表现出较好的抗烧结性能,低负载量时烧结严重(2.1 wt%,14.2±5.5 nm).我们推测,合适的窗口尺寸(3–5 nm)恰好能允许3 nm金颗粒进入FDU一12的孔道,在高温处理过程中,当金颗粒长大到5nm左右时,窗口极大地限制了金颗粒的移动,导致其不能在孔与孔之间自由迁移.此外,该FDU一12材料的孔径为18 nm,这使得封装在各个孔内部的金颗粒与其他金颗粒距离较远,不利于其通过原子迁移而发生烧结.因此,拥有3–5 nm窗口尺寸的FDU一12在一�

氧化铁对铂在碱性介质中催化氧化甲醇的促进作用(英文)554-563

摘要:Pt催化剂是电催化领域用途最为广泛的贵金属催化剂.Pt资源稀缺,价格昂贵,同时它的物理化学特性又决定了其在多种催化反应中难以被替代.在质子交换膜燃料电池的小分子醇类电氧化过程中,难免存在Pt的毒化现象,其催化性能有待进一步提升.因此,围绕着Pt催化剂纳米结构的设计、抗毒性及反应机理的探索一直是电催化研究面临的重要课题.目前,已被广泛认可的提高Pt催化性能的方法之一是引入第二种金属,通过金属间协同效应(双功能机理)、张力效应或电子效应等对Pt的催化行为进行改性.对于由双/多金属组成的纳米结构催化剂,无论是协同效应还是电子效应,催化活性的提高都需要金属间有丰富的接触界面和恰当的邻近状态.通过调变两组元的种类、原子比和接触状态等可以实现对金属一金属界面的调控,进而调变催化剂性能.除金属助剂外,金属氧化物对Pt催化剂的助催化作用也引起广泛关注.由于金属氧化物与Pt之间的密切接触作用,氧化物的形貌特点对Pt的催化性能可产生重要影响.到目前为止,有关催化剂形貌效应的研究主要集中于贵金属纳米颗粒上(Pt,Au,Pd等),但关于金属氧化物载体/助剂的形貌对贵金属催化性能影响的研究尚不多.具有明确形貌的金属氧化物载体/助剂,暴露的晶面不同,表面原子的配位状态也不同,从而造成与之密切接触的Pt的性质发生改变.因此,金属氧化物的表面性质以及Pt一金属氧化物的界面性质将对电催化性能产生重要影响,深入阐释贵金属一金属氧化物的表/界面性质以及建立有效的构效关系,对设计和制备高效电催化剂具有一定的指导意义.为了提高Pt基催化剂活性、抗CO中毒能力以及稳定性,本文采用共沉淀法和水热法分别制备了纳米棒和六边形纳米片状的Fe_2O_3作为Pt催化剂的助剂,考察了助剂形貌对Pt催化剂在碱性

Ag/Co-Ce复合氧化物在O_2及NO_x气氛中催化燃烧碳烟的性能:Ag的作用(英文)564-573

摘要:柴油车由于其良好的燃油经济性及强劲的动力得到了广泛应用,但同时柴油车尾气排放中颗粒物(PM)也对环境造成巨大污染,并严重威胁人类健康.与气体污染物相比,PM的处理难度更大,其组分复杂,起燃温度高,是当前柴油车排放问题的瓶颈和难点.颗粒过滤器(DPF)是一种有效消除PM的手段,它需要及时再生以保证其较高的碳烟捕集效率.与其他再生方案相比,连续催化再生系统工艺简单,能耗低,研发一种能够连续催化再生柴油车DPF的催化剂也成为当务之急.Ag是一种比较特殊的贵金属,其工业属性较强,价格也相对低廉.Ag基催化剂在环境催化领域有着广泛应用,已被应用于CO催化氧化、VOC催化去除及甲醛催化氧化等领域.目前的文献报道主要集中于研究Ag基催化剂负载于惰性载体对O_2气氛下碳烟起燃性能的影响,并基于此讨论Ag的作用.本文利用柠檬酸络合法合成了高性能低温催化氧化材料体系xAg/Co_(0.93)Ce_(0.07),探讨了不同Ag负载量对在两种气氛O_2及O_2+NO中催化性能的影响,并深入分析了引起此现象的原因.结果表明,Ag对Co一Ce复合氧化物的催化性能有显著的促进作用;Ag/Co一Ce复合氧化物在O_2气氛下的起燃活性取决于Ag含量,Ag含量最高的样品0.3Ag/Co_(0.93)Ce_(0.07)催化性能最佳.而在NO_x气氛下,Ag基催化剂的起燃性能不及在O_2中的数值;0.2Ag/Co_(0.93)Ce_(0.07)与0.3Ag/Co_(0.93)Ce_(0.07)催化活性并列最优,其起燃温度可低至226 ℃.XRD及Raman的表征结果证实了Ag主要以单质形态存在,且其对Co一Ce复合氧化物的晶体结构未产生显著的影响,Ag的晶粒尺寸也未明显变化.H_2一TPR则表明了Ag的负载未能提高催化剂的整体氧化还原能力,soot一TPR预示Ag甚至恶化了催化剂在惰性气氛下表面晶格氧及体相晶格氧的活性.NO_x一TPD表征结果则证明了Ag对催化剂的NO_x吸附有积极作�