删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

表面具丰富羟基的介孔TiO2稳定Pt-OH-Fe(III)催化界面

本站小编 Free考研考试/2022-02-14

摘要/Abstract



在负载型金属催化剂中,载体不仅可以提高金属分散度,同时还创造了独特的金属-载体界面.在特定的反应中,这些界面位点被认为是主要活性位点.对于这些体系,其催化性能的关键在于能否构建丰富且稳定的界面活性位点.本研究中,以乙二醇-钛前驱体水解得到的超高比表面积介孔TiO2作为载体(m-TiO2,490 m2/g),通过紫外光照沉积得到m-TiO2负载的高度分散的Pt纳米颗粒(1.9 wt% Pt,2.7 nm).相较而言,在商业P25 TiO2上负载量仅有0.2 wt%,而Pt的尺寸却达6.7 nm.通过简单的沉积沉淀法可以在Pt/m-TiO2和Pt/P25进一步构筑超高活性和稳定性的Pt-OH-Fe(Ⅲ)界面,所得到的Fe(OH)x-Pt/m-TiO2在催化低温CO氧化反应中表现出超高活性和稳定性,而Fe(OH)x-Pt/P25却会在测试过程中发生不可逆的失活.研究发现,相较于P25表面密度较小且对湿气不敏感的羟基物种,m-TiO2的高比表面积、介孔结构以及表面具有丰富(且对湿气敏感)的羟基(10.6 mmol/g,12.5 nm-2),可以确保Pt-OH-Fe(Ⅲ)界面在CO氧化的放热反应中不会因为脱水发生不可逆的失活.
关键词: 介孔TiO2, CO氧化, 表面羟基, 催化界面, 催化氧化
In supported heterogeneous catalysis, supports are used not only to enhance the metal dispersion and catalytic stability of metal catalysts, but also to create metal-support interfaces for improving their catalytic performance in specific reactions. For the interfaces controlled catalytic system, the construction of abundant and stable interfaces is very important. For this purpose, the physical and chemical properties of the support especially their surface species play the central role. In this work, mesoporous TiO2 (m-TiO2) with ultrahigh surface area (490 m2/g) was prepared by the hydrolysis of titanium glycolate complex. Highly dispersed metallic Pt nanoparticles (ca. 2.7 nm) with 1.9 wt% Pt loading were then supported onto the mesoporous TiO2 by a UV deposition method at room temperature. While, for commercial P25 as the support, following the same protocol, ca. 6.7 nm Pt nanoparticles with only 0.2 wt% Pt loading were obtained. The Pt-OH-Fe(Ⅲ) interfaces were then successfully constructed by a facile deposition-precipitation procedure on both Pt/m-TiO2 and Pt/P25. The as-prepared catalysts exhibited high activity for low temperature CO oxidation, 100% conversion was achieved at 313 K for the m-TiO2 supported Fe(OH)x-Pt catalyst, Fe(OH)x-Pt/m-TiO2, under 50% humidity condition with weight hourly space velocity (WHSV), ca. 400 L/gPt/h (1 vol% CO). In comparison, under the same conditions the P25 supported Fe(OH)x-Pt catalyst, Fe(OH)x-Pt/P25, reached 100% conversion at 323 K in the first light-off test but gradually deactivated in further test cycles. The performance of Pt-OH-Fe(Ⅲ) interfaces on m-TiO2 were highly relied on the humidity of the feed gas. Despite the low activity under dry feed gas condition, Pt-OH-Fe(Ⅲ) interfaces exhibited robust catalytic performance during the long-time and humid/dry feed gas switch test, and the catalytic activity immediately recovered upon introduction of humid feed gas. It was revealed that, m-TiO2 possessed rich surface hy-droxyl groups (10.6 mmol/g, 12.5 nm-2) which were very sensitive to the humidity of feed gas. Through protons transfer on the surface, the rich and sensitive hydroxyl groups on m-TiO2 maintained the Pt-OH-Fe(Ⅲ) interfaces from irreversible de-hydration. By contrast, for the hydroxyl groups on P25, a much lower density and smaller change were detected under both the dry and humid conditions, which resulted in irreversible deconstruction of the Pt-OH-Fe(Ⅲ) interfaces during the exothermic CO oxidation.
Key words: mesoporous TiO2, CO oxidation, surface hydroxyl group, catalytic interface, catalytic oxidation


PDF全文下载地址:

点我下载PDF
相关话题/金属 结构 纳米 测试 界面

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 石墨烯包覆的硫填充碳纳米笼自支撑整体材料的制备及其锂硫电池性能研究
    摘要/Abstract锂硫电池具有理论能量密度高、活性物质价廉、毒性低等优点,是最具发展潜力的高能量二次电池之一,其应用仍存在硫面载量小、循环寿命短和库伦效率低等难题.制备了石墨烯包覆的硫填充碳纳米笼自支撑整体材料,可直接用作锂硫电池正极,避免使用粘结剂、导电剂和集流体,当硫的面载量为3.8mg&m ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 金属二氧化碳电池的研究进展
    摘要/Abstract化石燃料的大量使用造成二氧化碳排放与日俱增和气候严重恶化,为了解决这一问题,科学家们通过各种物理和化学方法来降低大气中二氧化碳的含量,但是效果并不是很明显.金属二氧化碳电池既能够捕捉二氧化碳,还可以作为清洁的储能装置,同时对金属二氧化碳电池的开发与研究也推动着电动汽车产业向更加 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 过渡金属催化的醇类脱氧脱水反应
    摘要/Abstract开发和利用环境保护型的可再生新能源是缓和与解决能源环境问题的重要举措.生物质可作为燃料和可再生平台化学品的来源.高含氧量与过度官能化的生物质原料不能直接使用,因此降低生物质原料的含氧量并将其转化为燃料与增值化学品的方法是实现生物质能广泛应用的关键.还原脱氧的方法主要有热解、水解 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 柔性四硫富瓦烯(TTF)的制备、结构及自组装
    摘要/Abstract具有适中氧化还原电位和良好柔韧性的平面有机电子给体是有机分子材料和自组装化学的研究基础.本文以易得的原料和简便的操作方法合成了一系列含有亚乙二氧/硫基和邻苯二巯基的不对称四硫富瓦烯(TTF)衍生物.两种取代基团的引入明显增大了TTF的氧化还原半电位,进而提高了有机电子给体的光电 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 梯恩梯(TNT)爆轰初期形成富碳团簇分子及类石墨结构的分子动力学模拟
    摘要/Abstract富碳炸药在爆轰过程中可产生团簇分子,而现有的实验手段不能直接观测团簇分子的形成过程.本文采用ReaxFF/lg力场对梯恩梯(TNT)在不同温度下的热分解过程进行了模拟.研究发现:团簇分子在反应初始阶段形成缓慢,大约一次增加一个TNT相对分子质量.随着反应进行,团簇分子迅速增大, ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 液相合成超薄TiO2纳米片微结构影响因素研究
    摘要/Abstract二维纳米结构二氧化钛由于表面活性位点剧增可带来光催化活性的显著提高.本文通过液相法在低温条件下合成大尺寸TiO2纳米片,重点研究溶液中硝酸浓度、熟化温度和反应物浓度对其二维结构形成过程的影响.采用透射电子显微镜(TEM)表征样品的微观形态,并结合紫外-可见吸收光谱、X射线衍射谱 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 高稳定性和水溶性的共轭聚电解质/单壁碳纳米管复合物的制备和表征
    摘要/Abstract单壁碳纳米管(SWNTs)的分散性是影响其走向大规模应用的一个重要因素.尤其为满足未来绿色化学的要求,制备环保、稳定、均匀分散的单壁碳纳米管水溶液尤为重要.基于此,我们利用一种水溶性的共轭聚电解质聚(3-甲基咪唑盐己基噻吩)(P3MHT),来分散单壁碳纳米管.通过紫外-可见光谱 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 石墨毡载纳米δ-MnO2高性能除铵净水材料研究
    摘要/Abstract首先制备了-MnO2纳米花簇、-MnO2纳米针和-MnO2微米颗粒三种不同晶型的MnO2粉末材料,对其结构、形貌及吸附除铵能力进行了表征和测试.结果表明,层间距(7.2)大于NH4+直径(2.96)和水合NH4 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 纳米银对水中三价砷的催化氧化研究
    摘要/Abstract纳米银由于具有优良的杀菌性能,越来越多地用到饮用水消毒等领域.其作为杀菌剂主要针对饮用水中细菌超标以及水处理膜组件中存在的膜污染(菌污染)等问题.然而,由于AgNPs具有良好的光催化活性,可能会影响水处理系统中共存无机砷[As(Ⅲ)和As(V)]的形态转化.本研究采用液相色谱- ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 简易制备高整流比的异质纳米通道
    摘要/Abstract生命体内的离子通道在各种生物功能调节过程及生命活动中具有重要的意义.模仿生物孔道的离子输运性质,构筑人工纳米通道,并研究人工纳米通道的离子输运性质是一项具有重大意义的研究课题.本文通过双面阳极氧化和原位扩孔结合的方法制备了对称结构的沙漏形氧化铝纳米通道.通过在对称结构的沙漏形氧 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14