纳米金催化剂Au/ZnAl-LDHs的制备及在CO常温氧化反应中的活性及稳定性

以人工合成的双羟基金属氢氧化物ZnAl-LDHs为载体,将预先制备的金溶胶通过静电吸附的方式负载到载体上,获得了纳米金催化剂Au/ZnAl-LDHs,用X射线粉末衍射（XRD）表征了催化剂的物相,用透射电镜（TEM）观察了纳米金颗粒的粒径分布,以CO的常温催化氧化为模型反应,分别考察了金溶胶制备过程中金前体HAuCl4·6H2O的浓度和还原剂THPC的用量、负载过程的pH值以及金的负载量等因素对金催化剂的活性和稳定性的影响。结果表明：在制备金溶胶的过程中,降低HAuCl4·6H2O的浓度并提高还原剂THPC的用量,可以制备出粒径分布处于1-7nm之间、平均粒径仅3.87nm的负载型纳米金颗粒,其对CO的常温转化率为100%,且其催化活性的稳定性明显提高;而在金溶胶的吸附负载过程中,使体系的pH值处于6-7的范围,有利于金溶胶在ZnAl-LDHs载体上的吸附负载,从而得到实际负载量更接近理论负载量的金催化剂样品,当金的实际负载量接近1%（质量分数）时,能够确保对CO的常温氧化转化率达到100%。

Mg-Al类水滑石负载金催化醇选择氧化中Mg/Al比例的影响

为研究Mg/Al比例对Mg-Al类水滑石(LDH)负载Au催化醇选择氧化的影响,采用共沉淀—水热晶化法合成了不同Mg/Al比的y Mg-Al LDH,采用液相还原法负载纳米Au颗粒.对样品进行XRD、N_2物理吸附、ICP-AES、AAS、TEM、CO_2-TPD、CO_2-In-situ DRIFTS和XPS等表征.在无附加碱条件下,Au/yMg-Al LDH催化剂催化1-苯乙醇选择氧化的催化活性随Mg/Al比增大呈现递增趋势,Au/4Mg-Al LDH活性最佳.载体表面弱碱性强度随Mg/Al比增大变化不大,弱碱位略有增多,对醇羟基脱氢有促进作用.载体层板Mg_3OH基团随Mg/Al比增大而增多有利于Au在层板边缘沉积,二者可形成有效协同,促进醇氧化过程进行.

层状粘土负载的金催化剂制备及其常温催化氧化活性

为了研究粘土的性质对其负载的金催化剂在CO常温氧化反应中的催化活性的影响,将金溶胶分别负载到类水滑石(LDHs)和经过壳聚糖改性的蒙脱石(CS-MMT)表面,得到纳米金颗粒呈高度分散状态的金催化剂样品.通过XRD、XRF、TEM、XPS等手段表征了金催化剂样品的物相、金的含量、金颗粒的粒径分布及金的存在价态,测试了催化剂样品对CO的常温转化率.结果表明:Au0是粘土负载的金催化剂对CO常温氧化反应的主要活性物种,碱性载体LDHs负载的金催化剂样品1.83%Au/Mg Al-CO32--LDHs表面只检测到Au0,金颗粒的平均粒径为2.6 nm,对CO的常温转化率能够达到100%,而酸性载体CS-MMT负载的金催化剂样品1.71%Au/CS-MMT表面同时存在氧化态和金属态的金,且Auδ+/Au0=1.1,金颗粒的平均粒径为2.1 nm,对CO的常温转化率仅为25%.

双羟基金属氢氧化物负载的金催化剂的稳定性

以3种层板组成的层状双羟基金属氢氧化物（layered double hydroxides,LDHs）为载体,制备了负载型金催化剂样品（Au/MgAl-LDHs,Au/ZnAl-LDHs和Au/MgFe-LDHs）,借助X射线衍射、透射电子显微镜和光电子能谱,表征了金催化剂样品的物性,研究了催化剂样品在CO常温催化氧化反应中的活性及稳定性。结果显示,LDHs载体表面的金以金属态存在,其粒径1~5 nm,在常温下,金催化剂对CO的转化率达100%。另外,金催化剂在使用过程中失活的主要原因是载体晶体结构不稳定：晶体结构的坍塌使载体表面的纳米金颗粒被覆盖,导致表面金含量降低而失活。此外,LDHs的层状结构坍塌也削弱了载体与纳米金颗粒之间的相互作用,使得纳米金颗粒因迁移、聚集、长大而失活。催化剂的稳定性顺序由大到小依次为Au/MgAl-LDHs,Au/ZnAl-LDHs和Au/MgFe-LDHs,稳定性的差异与LDHs层板的电荷密度有关,电荷密度最大的MgAl-LDHs负载的金催化剂稳定性最高,连续使用69 h后,CO的常温转化率仍能保持100%。

Ni-Al复合氧化物/介孔杭锦2^#土负载Au催化剂制备及其CO氧化催化性能

采用导向剂共沉淀-水热法合成不同复合量3Ni-Al类水滑石(LDH)/酸化杭锦2~#土载体前驱物.以液相还原-焙烧法制备不同Au负载量的Ni-Al复合氧化物/介孔杭锦2~#土负载Au催化剂.采用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、原子吸收光谱(AAS)、N2物理吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行表征;并考察其催化CO氧化活性及稳定性.结果表明,3Ni-Al LDH在酸化杭锦2~#土上复合均匀;其负载Au后经500℃空气气氛焙烧,催化剂具有介孔结构,Au颗粒分散均匀、平均粒径小于10 nm; Ni-Al LDH复合量增加有利于纳米Au分散并抑制其粒径增大,且纳米Au与载体间存在较强相互作用;随Ni-Al LDH复合量和Au负载量增加,负载Au催化剂催化活性提高,当Ni-Al LDH复合量15%(Ni 3.47%),Au负载量3%时,所得负载Au催化剂性能最佳:T50为48℃,80℃时CO转化率大于90%,180℃连续反应10 h,CO转化率保持100%,空气放置110 d后,虽然其低温活性有所下降,但120℃时,仍可实现CO转化率大于90%.