CeO_2@Au核壳结构纳米粒子的合成与性质研究

采用沉淀法制备了球形CeO2纳米粒子,将其作为核粒子溶液,然后向其中滴加四氯合金酸溶液,在CeO2胶体表面利用柠檬酸钠还原[AuCl4]-离子,得到了CeO2@Au核壳结构纳米粒子。TEM分析表明,CeO2纳米粒子分散效果好,粒径为5 nm;CeO2@Au核壳粒子为球形,无团聚,平均粒径为15 nm。XRD分析表明,CeO2@Au核壳粒子为晶型结构,属于立方晶系,CeO2空间群为O5H-FM3M,Au的空间群为Fm-3m。UV-vis分析发现,CeO2@Au核壳粒子在300和520 nm处呈现出两个比较强的吸收峰,分别对应于CeO2胶体溶液的吸收峰和金粒子的表面等离子共振吸收峰。EDS分析了核壳结构CeO2@Au纳米粒子中存在Ce,O和Au 3种元素。XPS分析表明,Ce3d3/2和Au4f电子结合能与标准结合能相比发生了变化,说明CeO2与Au之间存在着相互作用。

CeO_2形态对CeO_2/Au电极催化氧化乙醇的影响

利用煅烧和微波诱导燃烧法合成了不同形态的CeO2。利用TG-DSC对前驱物Ce2(CO3)3进行了热分析,结果表明产物为CeO2。分别用XRD,Raman光谱仪,FE-SEM,FT-IR等对产物结构进行了表征。XRD和Raman分析结果证明,产物具有与萤石相似的结构。FT-IR分析表明:在约1382cm-1处为Ce-O键的伸缩震动。FE-SEM照片说明用煅烧法合成的产物比用微波诱导燃烧法合成的产物孔隙率更低。分别用纯金电极、不同形态CeO2修饰的玻碳电极和金电极在1.0mo.lL-1KOH和1.0mol.L-1乙醇的混合液中对乙醇进行电催化氧化实验,结果表明:通过CeO2对金电极的修饰可以提高其催化活性,CeO2的形态会影响电流强度。

基于Au NPs-CeO_2@PANI纳米复合材料固定化酶的葡萄糖生物传感器

制备了一种基于金纳米粒子(Au NPs)、氧化铈纳米颗粒(CeO2)和导电聚苯胺(PANI)的具有核壳结构的纳米复合材料(Au NPs-CeO2@PANI),利用该纳米复合材料和壳聚糖形成的复合膜成功实现了对葡萄糖氧化酶(GOD)的固定。采用透射电镜和X射线衍射对Au NPs-CeO2@PANI材料进行了表征。电化学方法研究了传感器性能,结果表明基于Au NPs-CeO2@PANI纳米复合材料修饰的葡萄糖生物传感器线性范围为6.2×10-6mol/L～2.8×10-3mol/L,响应时间为5 s,检测下限为1.0×10-6mol/L;相同条件下Au NPs-CeO2@PANI纳米复合材料修饰的电极也显示出了比单一或二者复合的纳米材料修饰电极更优越的性能。

制备方法条件对Au/CeO_2催化CO低温氧化性能研究

用共沉淀法和沉积沉淀法制备了负载型Au/CeO2催化剂,考察了不同制备方法和条件对Au/CeO2催化剂活性的影响。结果表明,制备方法和条件对Au/CeO2催化剂的活性有较大的影响,其中以Na2CO3为沉淀剂的共沉淀法制备的Au/CeO2催化剂活性最佳。最佳制备条件:343K洗涤、473K焙烧、空气预处理。金和部分氧化态的金是活性中心,而且氧化态的金催化活性更好。活性位在金与氧化物载体界面,金粒径越小,金与氧化物载体的接触面越大,活性位越多,催化活性越大。

Au/CeO_2催化剂乙醇部分氧化制氢的研究

采用共沉淀法制备了纳米A u/C eO2催化剂,并用XRD、TPR、ICP等方法对催化剂进行了表征。以乙醇部分氧化制氢为探针反应,系统考察了O2/C2H5OH摩尔比及反应温度对A u/C eO2催化性能的影响。结果表明,A u/C eO2催化剂活性组分A u与载体C eO2存在较强的相互作用,对乙醇部分氧化制氢反应具有较好的低温催化活性和良好的稳定性,其最佳的反应条件是O2/C2H5OH摩尔比为1.6,反应温度573K。

纳米Au/CeO_2催化剂的La_2O_3改性及光谱表征

采用沉积沉淀法合成了系列La2O3改性的Au/CeO2催化剂,并结合紫外可见漫反射光谱,X射线粉末衍射和透射电镜对其进行相关表征。La的引入改变了载体的结构缺陷,导致了体系中金属Au与载体的相互作用发生了不同程度的变化。La2O3的掺杂有利于提高载体CeO2中氧缺位浓度,在一定范围内有利于活性的提高。继续提高掺杂量,使得缺陷浓度过高时可能形成缺陷簇,改变了缺陷性质,反而使活性相对下降。La掺杂量为5at%的Au/CL5.0样品表现出最佳的WGS活性,300℃时CO转化率达到94.12%。

焙烧温度对Au/CeO_2-La_2O_3催化剂水煤气变换性能的影响

采用沉积沉淀法制备了Au/CeO2催化剂,通过N2物理吸附、XRD、H2-TPR和HRTEM等手段研究了焙烧温度对催化剂的织构、物相、还原性能以及WGS反应活性的影响。结果表明,焙烧温度对催化剂活性影响显著,低温焙烧有利于金粒子在载体表面的良好分散,高温焙烧则会使金粒子在载体表面聚集长大。选择适中的焙烧温度不仅可以使表面纳米金粒子获得较好的分散,而且可使Au与载体间具有适宜的相互作用,从而拥有较佳的WGS性能。在本文考察范围内,300℃焙烧4 h制得的样品在各个反应温度点上均表现了最高的WGS活性。

碳纳米管改性对Au/CeO_2催化剂乙醇部分氧化制氢的影响

采用沉积沉淀法制备了一系列碳纳米管改性的Au/CeO2催化剂,以乙醇部分氧化制氢为探针反应,研究了碳纳米管对Au/CeO2催化剂乙醇部分氧化性能的影响,并运用XRD、TPR、BET等方法对催化剂进行了表征。结果表明,碳纳米管的添加提高了Au/CeO2催化剂的比表面积、孔容和吸氧量,催化剂的氢气选择性先随碳纳米管添加量的增加而大幅增加,碳纳米管的添加量达6%～10%时,氢气选择性达到43%。进一步提高碳纳米管的含量,氢气选择性增加幅度不大。碳纳米管的添加可以有效抑制副产物CO的产生。

CeO_2及其含量对Au-Pd/ZnO催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响

采用聚合物保护乙醇还原法制备了不同Zn/Ce摩尔比的Au-Pd/ZnO-CeO2催化剂,考察了CeO2掺入量对Au-Pd/ZnO-CeO2催化剂甲醇部分氧化制氢反应性能的影响,并运用XRD、TPR、CH3OH(CO2)-TPD、比表面积测定等技术对催化剂进行了表征。结果表明,CeO2的掺入提高了Au-Pd/ZnO催化剂的活性、氢选择性和稳定性,当n(Zn)/n(Ce)=7/3时催化剂活性最佳,598K甲醇的转化率和氢气选择性分别达到99%和64%,反应20h后催化剂的活性仍保持在95%以上。这归因于在该摩尔比时载体的比表面积最大、活性组分与载体的相互作用最强、催化剂的碱中心和对反应物甲醇的吸附量最大,这些均有利于甲醇部分氧化制氢反应性能的提高。

纳米CeO_2载体对Au-Pd催化剂性能的影响

采用十六胺和不同铈前驱体(硝酸铈铵或硝酸亚铈)分别合成了纳米CeO2(H4和H3),考察了纳米CeO2载体的织构性质对Au-Pd催化剂甲醇部分氧化制氢(POM)性能的影响,用HRTEM、N2吸附、XRD和TPR等对样品进行了表征。结果表明,铈前驱体对载体的性能有较大的影响,以硝酸铈铵为前驱体所制H4载体具有较小的粒径(约5 nm)和平均孔径(5.3 nm)、较大的比表面积(243 m2/g),而硝酸亚铈所制H3载体具有较大的平均孔径(7.9 nm)。POM结果表明,纳米CeO2负载的Au-Pd催化剂具有较好的催化性能,300℃时,Au-Pd/H3的活性和H2选择性分别达100%和59.7%。低温时催化剂的活性和H2选择性为:Au-Pd/H3>Au-Pd/H4,而高温时顺序相反,这是由于低温时催化剂的孔径对反应物和产物的扩散影响较大,高温时催化剂的比表面积和活性组分分散度起主要作用。

还原剂对Au-Pd/CeO_2催化剂甲醇部分氧化性能的影响

以PVP为保护剂,乙醇(ER)、乙二醇(GR)和水合肼(HR)为还原剂制备了一系列Au-Pd/CeO2催化剂,考察了还原剂对甲醇部分氧化性能的影响,并运用XRD、TPD和TPR等手段对催化剂进行了表征。结果表明,Au-Pd/CeO2(ER)催化剂具有较大的比表面积,形成的AuxPdy量较多、粒径较小、分散度较高、活性组分与载体的相互作用较强,同时对甲醇的吸附量较大和吸附温度较低。因此,该催化剂具有较高的催化活性和氢气选择性以及较低的CO质量分数。

Selective reduction of carbon dioxide to carbon monoxide over Au/CeO_2 catalyst and identification of reaction intermediate

CO2 selective reduction to CO with H2 over a CeO2-supported nano-Au catalyst at atmospheric pres- sure was investigated. A high CO2 conversion, approaching the thermodynamic equilibrium value, and nearly 100% CO selectivity were obtained. The surface formate intermediates generated during the reverse water-gas shift reaction at 400 ℃ were identified using in situ diffuse-reflectance infra- red Fourier-transform spectroscopy. The formate consumption to give CO and H20, determined using mass spectrometry, indicated that the reaction proceeded via an associative formate mecha- nism; this contributes to the high Au/CeO2 catalytic activity at low temperatures.

Au-Pd/CeO_2催化剂制备方法和甲醇部分氧化性能的研究

采用PVP保护乙醇还原法(ER)和沉积沉淀法(DP)制备了Au-Pd/CeO2催化剂,研究了催化剂的制备方法对甲醇部分氧化性能的影响,并运用XRD,TPD和TPR等手段对催化剂进行了表征。结果表明,Au-Pd/CeO2(DP)催化剂有较高的催化活性和氢气选择性,623 K时甲醇完全转化,氢气选择性高达38.7%。与Au-Pd/CeO2(ER)催化剂相比,Au-Pd/CeO2(DP)催化剂形成的AuxPdy粒径较小,分散性较好,对甲醇的吸附量较大和吸附温度较低,同时Au-Pd与载体的相互作用较强。

Au-Pd/ZnO-CeO_2催化剂甲醇部分氧化制氢性能的研究

采用聚合物保护乙醇还原法制备了Au-Pd/ZnO-CeO2催化剂,考察了CeO2对Au-Pd/ZnO催化剂甲醇部分氧化制氢反应性能的影响,并运用BET、XRD、TPR、H2-TPD和CH3OH-TPD等手段对催化剂进行了表征。结果表明,CeO2对Au-Pd/ZnO催化剂具有较好的改性效果,CeO2的引入能提高Au-Pd/ZnO催化剂的活性和氢气的选择性,归结于CeO2的加入增加了催化剂的比表面积、分散度和对反应物甲醇的吸附,同时减少了对生成物H2脱附,这些均有利于甲醇部分氧化制氢反应。

Pd及其含量对Au/CeO_2催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护乙醇还原法制备了不同Pd含量的Au-Pd/CeO2催化剂,考察了Pd及其含量对Au/CeO2催化剂甲醇部分氧化制氢反应性能的影响,并运用XRD、TPR、CH3OH-TPD和H2-TPD等技术对催化剂进行了表征。结果表明,Pd的加入提高了Au/CeO2催化剂的活性和氢气选择性,当Au/Pd摩尔比为6:4时催化剂活性和氢气选择性最佳,623 K甲醇的转化率和氢气选择性分别达到99.0%和40.4%。

负载金催化剂Au/CeO_2的制备及其催化氧化性质表征

文中利用简单方法制备出高效的CeO2载体,并通过沉积-沉淀法成功制备出新型催化剂Au/CeO2;通过表征发现,500℃培烧出来的Au/CeO2催化剂对CO氧化活性最高。

Au/CeO2催化剂有氧条件下催化水煤气变换反应的研究

通过沉积沉淀法制备了Au负载量为3%的Au/CeO2催化剂,并利用表征手段结合固定床反应器试验研究了催化剂的理化特性和催化水煤气变换反应(water gas shift reaction,WGSR)的活性.结果表明:Au元素均匀地分散在了载体表面,改善了催化剂的氧化还原性能和CO吸附性能,进而提高了催化剂的活性,当反应温度为300℃时,WGSR试验中CO转化率提高了56.0%,O2促进了催化剂表面碳酸盐类物质的分解,恢复了催化剂的表面活性位,明显提高了低温下CO的转化率;当反应温度在200,250℃时,CO转化率分别提高了15.0%和17.5%.

Co修饰Au@CeO_2核壳结构一氧化碳低温氧化纳米催化材料的制备及表征

利用葡萄糖水热法制备了两类Co修饰Au@CeO_2核壳结构纳米催化材料:一类为保持Au@CeO_2的量不变,改变Co的加入量,该类样品命名为m%Co-Au@CeO_2(m%为样品中Co的摩尔分数);另一类是保持金含量不变,Co/Ce摩尔比改变,该类样品命名为2%Au@CeO_2-Co_3O_4X(2%为金的质量分数,X=nCo/nCe×100)。利用XRD、SEM、TEM等手段,表征了两类核壳结构样品的物相结构及表面性质,并研究了样品的一氧化碳低温氧化催化性能。结果表明,CeO_2和Co_3O_4共存于样品m%Co-Au@CeO_2中,两种氧化物之间的相互作用能够抑制彼此晶粒的生长,当Co含量为40%时,样品的一氧化碳低温氧化活性最高,但仍低于未修饰样品,这说明仅靠增加Co的用量来改变材料的催化活性,并不能达到理想的效果。而在Au含量不变的条件下,通过改变Co/Ce比可使材料的催化性能得到改善,其中2%Au@CeO_2-Co_3O_460的粒径最小,催化活性最好。

Au/CeO_2催化剂储存失活性研究

采用沉积-沉淀法制备了2%(质量分数)Au/CeO_2催化剂,并用X射线衍射、投射电镜、X射线光电子能谱和程序升温还原等手段研究了纳米金催化剂在室温空气中存放和冰箱冷冻存放失活的机理。结果表明,冰箱冷冻储存更有利于抑制金纳米颗粒的长大,使催化剂保持更高的储存活性。纳米金催化剂储存失活是部分可逆的,导致其失活因素有两方面:(1)金纳米粒子的长大,导致不可逆失活;(2)表面吸附二氧化碳和水,可通过高温焙烧来恢复部分活性,属于可逆性失活。

沉淀剂对花球状Au/CeO_2催化剂催化氧化CO活性的影响

采用水热合成法制备花状CeO_2载体,并选择了3种沉淀剂NH_4OH、Na_2CO_3和NaOH,通过沉积-沉淀法分别制备Au/CeO_2催化剂。以CO氧化为探针反应,研究不同沉淀剂对催化剂催化CO氧化性能的影响,通过ICP-AES、XRD、TEM、XPS、H_2-TPR等手段对催化剂进行表征,探讨了不同沉淀剂对Au/CeO_2催化CO氧化性能的影响。结果表明,以NaOH为沉淀剂制备催化剂室温活性最低,以NH_4OH和Na_2CO_3为沉淀剂制备的催化剂具有较好的CO氧化催化活性,室温转化率高于95%,但后者的室温催化活性相对更高。不同沉淀剂制备的催化剂活性与其实际金的负载量、金颗粒尺寸和载体还原的难易程度密切相关。