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纳米金催化剂研究进展


研究现状
纳米多孔金催化剂:(甲醇氧化偶联反应制甲酸甲酯)
合成:
熔化
Ag 70 at% Au 30 at% 合金母体
140h 875°C
Байду номын сангаас
4 h 800 °C
铸锭 退火,氩 退火
结晶 自然腐蚀 HNO3 65wt%
48 h后,Ag原子含量低于1%
合金样品
电位腐蚀 HNO3 5mol/L 电压:60mV
直径:5.0mm 厚度:0.2mm
水浴控制反应温度
研究现状
结果分析:
CH3OH
研究现状
结果分析:(转化率、选择性与温度关系)
一、温度影响 由于完全氧化成 CO2需要的能量高, 升温有利于此反应 进行。 二、O2量影响 氧气含量升高,选 择性降低
低于1 at% Ag nano-Au
Ag含量的影响 猜想:1、Ag的加 入减弱Au的贵金 属性质;2、O2从 Ag溢流到Au。 (10%Ag 80°C 时全部转化为CO2)
32 h后,Ag原子含量10% 48 h后,Ag原子含量2.5%
A. Wittstock, V. Zielasek, J. Biener, C. M. Friend, and M. Bäumer Science 15 January 2010: 319-322.
研究现状
电位腐蚀:
60mV
研究现状
2.5 at% Ag nano-Au
研究现状
Au/CuO/SBA-15:(高H2气氛下氧化CO)
合成:
1.3g P123 10mL DIH2O
40°C 15min 加入 6.7ml 37%HCl 31ml H2O 8h 60 °C 17h 40°C
搅拌
12 h 100 °C
搅拌
SBA-15
6h 550 °C
研究现状
反应机理:
Au/Cu/SBA-15 第一步:H2还原 第二步:O2氧化 使Cu氧化为CuO 1% CO, 1% O2,18% CO2, and 78% H2
研究现状
催化效果:
氧化处理的催化剂具有Au/CuO结构 催化效果相对较好
第一步:H2还原 第二步:O2氧化
第三步: H2还原
研究现状
结构表征:
a:未经处理的Au/Cu/SBA-15 b:200°C 锻烧1h(Au烧结,出现Au晶体峰) c:H2还原+空气氧化处理 d:100°C反应10h(产生Cu、AuCu合金,有晶体峰)
表征结果与提出的 反应机理以及前面 的催化效果所反应的 结果相一致
研究现状
小结:
纳米多孔金与Au/CuO/SBA-15对比:
纳米金催化剂研究进展
研究背景 纳米金催化剂 研究现状 研究展望
研究背景
Masatake Haruta(春田正毅) J. Catal. 115 (1989) 301
关于纳米金的文章 发表量指数增长
Yan Zhang, Xinjiang Cui, Feng Shi, and Youquan Deng Chem. Rev., Article ASAP
研究背景
介绍:
块状Au不具备催化活性,属于化学惰性物质。
金颗粒的尺寸小于10nm时: 1、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大; 2、产生量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应; 3、原子的电子结构发生改变。 特点是:粒径越小催化活性越大;低温催化活性。
研究背景
作用:
Center for Green Chemistry and Catalysis & General Office ,LICP
样品表征:
7 at%
<1at%
自然腐蚀 48h
电位腐蚀 48h
电位腐蚀32h
研究现状
反应原理:
CH3OH被吸附的氧激活
CH3O吸附Au上
CH3O去质子转化为醛与CH3O反应
研究现状
反应装置:
体积比:2(醇):1 (氧)(50ml/min total标况)
阀门控制O2 He进料
该温度控制 甲醇饱和蒸 汽压,从而 控制进料量
加入3.8ml TEOS
反应
1g SBA-15
66mL 0.2M APTES醇溶液
干燥
乙醇 洗涤
焙烧
8h 100 °C 改性 SBA-15
3 h 80 °C
反应
2h 室温
干燥
室温
Au/Cu/ SBA-15
加入一定量 HAuCl4和Cu(NO3)2
0.1M NaOH
调pH=9
搅拌
洗涤、干燥
ACS Catal., 2012, 2 (3), pp 360–369
1、纳米多孔金在工业应用方面存在优势: 结构相对简单、不易引起烧结; 对于不同的醇都有较好的选择性。 2、负载型纳米金催化剂存在的劣势: 反应机理不明确、结构复杂; 氧化处理后的催化效果可能与CuO与Au的强相互作用有关; 负载型催化剂的通病:活性组分丢失、烧结等。
研究展望
一.可控性催化剂制备的理论的确立 二.催化反应机理的深入探讨 三.在精细有机催化反应中具有重要地位 四.对于绿色化学的发展有重大意义
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