纳米金催化剂催化氧化环己烷氧化反应研究进展

综述了近年来环己烷氧化反应的主要工艺技术以及金催化剂在该反应中的开发进展,重点分析负载型金催化剂在环己烷氧化反应中的研究工作。金催化剂的研究在20世纪90年代发展迅速。相较于其他贵金属其优势是反应条件温和,且能得到高活性和选择性。针对环己烷氧化反应,分析近年来在该反应下纳米金催化剂的相关情况,阐述金催化剂通过制备方法提高活性的相关策略,探讨了催化机理。     

纳米催化剂及其在CO催化氧化领域的研究进展

综述了纳米催化剂的研究进展与制备方法，详细介绍了用于CO催化氧化的纳米催化剂的研究概况，指出纳米催化剂的催化活性和选择性大大优于常规催化剂，纳米复合稀土催化剂在汽车尾气控制方面前景诱人。     

Au/Ru双金属纳米电催化剂的选择催化性能

制备了不同比例的Au/Ru双金属纳米微粒,应用UV-VIS、TEM等手段对其结构进行了表征,并比较了它们对一氧化碳氧化反应的选择催化。     

纳米金催化剂在CO低温氧化和选择性氧化中的研究进展

介绍了纳米金催化剂在CO低温氧化和丙烯直接环氧化反应中的研究进展。在CO低温氧化反应中,催化剂的活性相和载体都具有明显的尺寸效应,纳米金颗粒和载体之间的相互作用主要表现载体不仅可以改变纳米金颗粒的大小和形状,而且也影响了氧的活化,从而提高反应活性;在丙烯直接环氧化反应中,由H2和O2在金颗粒表面反应生成的过氧化物种是反应中间体;在选择性氧化和选择性加氢反应中,金催化剂表现出优良的活性和稳定性。     

埃洛石负载的纳米金可控制备及对环己烷选择性氧化的催化性能

埃洛石纳米管（HNTs）是一类具有独特物理结构和化学性质的天然黏土化合物,本文以经过提纯和聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液（PDDA）改性的埃洛石为载体,将预先制备的粒径可控的金溶胶负载到改性埃洛石（PHNTs）表面得到负载型的纳米金颗粒,通过调节氯金酸前体的浓度和用量,实现了对负载型纳米金尺寸的有效调控,透射电镜表征结果显示,埃洛石负载的纳米金分散性良好,平均粒径分别处于2nm以下、2～5nm和5nm以上。以环己烷的液相选择性氧化为模型反应,评价了所制备的不同尺度负载型纳米金粒子的活性和对环己醇和环己酮的选择性。结果表明：纳米金颗粒的平均粒径处于2～5nm时,表现出最好的催化活性和选择性,在170℃和2.0MPa下反应2h,环己烷的转化率可达10.29%,环己醇和环己酮的选择性达85.75%,优于该反应体系使用的工业催化剂对活性和选择性的指标要求。此外,X射线光电子能谱仪表征结果显示,当埃洛石负载的纳米金平均粒径处于2～5nm时,金元素主要以Au⁰ 的形式存在。     

活性炭负载的纳米金催化剂上葡萄糖氧化工艺

采用溶胶固定法制备了一系列的Au/C纳米催化剂,进行了透射电镜(TEM)表征,用于常压下以氧气为氧化剂碱性溶液中葡萄糖氧化制备葡萄糖酸钠,并对最佳的催化剂进行了反应条件影响考察。结果显示,使用溶胶固定法制备的质量分数为1%的Au/C催化效果最佳,纳米金颗粒直径小于2 nm且分布均匀,其较佳反应条件为50℃,pH 9.5,氧气流量40 mL/min,催化剂0.22 g,水溶液中质量分数为7.5%的葡萄糖,葡萄糖在1 h内,选择性及转化率均可同时达到100%,反应的转化频率(Turnover Frequency,TOF)高达1 560 h-1。上述研究表明溶胶固定法能制备一定纳米金颗粒大小的Au/C催化剂,且在该多相催化剂上反应时间短,活性高,选择性高。     

负载型金催化剂上的CO氧化

在过去的10年中，由于含有微小的纳米级金的负载型金催化剂的特殊活性，因此对此催化剂的研究热情空前高涨。这种催化剂上的一氧化碳低温氧化已经得到深入研究。尽管研究的步伐在加快，但是如制备参数和催化活性的关系、活性中心的性质和反应的机理等的议题仍然是时下争论的课题。这些争论的解决需要进一步的研究。     

催化CO氧化的铜系催化剂的研究进展

综述了近年来铜催化剂体系催化CO氧化反应的研究进展。阐述了催化剂的制备方法、制备条件及载体种类等对催化剂催化活性及稳定性的影响。通过加入添加剂、合适的制备方法和处理条件等手段是提高催化剂活性和选择性有效的途径。     

Au/TiO_2-B催化剂的CO低温氧化性能

探索Au纳米粒子对新型材料的催化性能可以显著拓宽金催化剂的应用范围。使用TiO2-B作为载体,担载Au纳米粒子并应用于低温CO氧化反应体系。TiO2-B为长度5~20?m的微米级纤维,Au纳米粒子粒径在3 nm以下,均匀地分散在TiO2-B表面。CO氧化测试表明,Au纳米粒子的性能受TiO2-B焙烧温度的影响,不同焙烧温度会引起Au分散性以及Au纳米粒子与载体相互作用的改变。分散于纯TiO2-B载体上的金的催化活性可与其分散在锐钛矿纳米粉体上的相媲美。此外,300℃下活化的Au纳米粒子表现出了最佳的CO氧化性能,在氧化性气氛中活化的催化剂的催化性能优于在惰性和还原性气氛中活化的催化剂。     

制备参数对Au/TiO_2催化剂上CO低温氧化性能的影响

以溶胶-凝胶法制备TiO2载体,用沉积-沉淀法制备出一系列负载型Au/TiO2。系统考察了焙烧温度、金的负载量、反应液pH值、沉淀剂种类以及Cl-存在与否等制备参数对催化剂活性的影响。以室温下CO的催化氧化为探针反应,确定催化剂的最适宜制备参数,并对优化的质量分数为1.0%的Au/TiO2催化剂进行了活性稳定性测试。结果表明：Au/TiO2的最适宜焙烧温度是200～350℃;反应液的最适宜pH值为9;最适宜沉淀剂是NaOH;金的负载量（质量分数,下同）在0.5%～5.0%范围内时,金含量越高,催化剂活性和热稳定性越好。大量Cl-的存在能导致催化剂活性的显著下降。对优化的Au/TiO2催化剂在室温下催化氧化不同浓度的CO进行循环测试,经历3次循环,连续反应2 160 min后,CO的转化率仍为100%。     

CO adsorption and oxidation on Au/TiO2

Preoxidized Au/TiO₂ showed no initial activity during a first heating stage up to 70°C, while prereduction yielded a high initial CO conversion at room temperature. With FTIRS, two different CO absorption bands were detected. One band is usually attributed to CO on an oxidic gold species (2151 cm^-1), the other one is characteristic of CO on metallic gold (2112 cm^-1). The presence of the first species appears to have a detrimental effect on the CO oxidation by O₂. The present results do not support a model in which the activity of supported gold catalysts in CO oxidation is ascribed to ionic Au particles. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Au/TiO2-B催化剂的CO低温氧化性能

探索Au纳米粒子对新型材料的催化性能可以显著拓宽金催化剂的应用范围。使用TiO₂-B作为载体,担载Au纳米粒子并应用于低温CO氧化反应体系。TiO₂-B为长度5～20 mm的微米级纤维,Au纳米粒子粒径在3 nm以下,均匀地分散在TiO₂-B表面。CO 氧化测试表明,Au纳米粒子的性能受TiO₂-B焙烧温度的影响,不同焙烧温度会引起Au分散性以及Au纳米粒子与载体相互作用的改变。分散于纯TiO₂-B载体上的金的催化活性可与其分散在锐钛矿纳米粉体上的相媲美。此外,300℃下活化的Au纳米粒子表现出了最佳的CO氧化性能,在氧化性气氛中活化的催化剂的催化性能优于在惰性和还原性气氛中活化的催化剂。     

The effect of K addition on Au/activated carbon for CO selective oxidation in hydrogen-rich gas

The effect of K addition on Au/Activated carbon (AC) catalyst for CO selective oxidation in hydrogen-rich gas was investigated in this paper. It was found that K addition resulted in activity promotion for selective CO oxidation. The results of XRD and XPS characterization indicated that K addition produced the highly dispersed Au species and retarded the sintering of Au species on the catalyst surface during the reaction.     

The effect of electrochemical oxygen pumping on the rate of CO oxidation on Au electrode-catalyst

The effect of electrochemical pumping of oxygen on the rate of carbon monoxide oxidation on Au electrode-catalyst in a solid oxygen conducting electrolyte cell has been demonstrated. The induced change in the reaction rate at the cathodic polarization of an Au electrode was an order of magnitude higher than the rate of O^2– pumping from the reaction zone through the electrolyte. The anodic polarization of the Au electrode (O^2– pumping to the reaction zone through the electrolyte) caused purely Faradaic changes in the reaction rate.     

Polydopamine modified Au/FAU catalytic membrane for CO preferential oxidation

A hollow-fiber-supported stable Au/FAU catalytic membrane was successfully synthesized through a polydopamine coating modification-removal strategy and used as a flow-through catalytic membrane reactor for preferential oxidation of CO. Small Au nanoparticles can be efficiently isolated by dopamine and the dopamine-derived carbon shells. The interactions between Au nanoparticles and zeolite layer support are enhanced during annealing at high temperature under an inert atmosphere. A zeolite membrane supported Au nanoparticle catalyst was obtained after the removal of carbon shells, which showed high catalytic activity and stability for the removal of CO from hydrogen.     

CO低温氧化负载金催化剂研究进展

从合成方法、制备条件和金粒子尺寸、载体效应等方面介绍了影响负载型纳米Au催化剂催化活性的因素、可能的反应机理。评述了选择适当的合成方法可以有效地控制金粒子直径,并使其均匀分散于载体之上,从而得到更好的催化活性。适当的焙烧温度与载体类型也是获得高活性催化剂的必要条件。     

Monodispersed gold nanoparticles supported on γ-Al2O3 for enhancement of low-temperature catalytic oxidation of CO

Monodispersed nano-Au/γ-Al₂O₃ catalysts for low-temperature oxidation of CO have been prepared via a modified colloidal deposition route, which involves the deposition of dodecanethiolate self-assembled monolayer (SAM)-protected gold nanoparticles (C₁₂ nano-Au) in hexane on γ-Al₂O₃ at room temperature. The diameter of the gold nanoparticles deposited on the support is 2.5 ± 0.8 nm after thermal treatment, and their valence states comprise both the metallic and oxidized states. It is found that the thermal treatment temperature affects significantly the catalytic activity of the catalysts in the processing steps. The catalyst treated at 190 °C exhibits considerably higher activity as compared to catalysts treated at 165 and 250 °C. A 2.0-wt.% nano-Au/γ-Al₂O₃ catalyst treated at 190 °C for 15 h maintains the catalytic activity at nearly 100% CO oxidation for at least 800 h at 15 °C, at least 600 h at 0 °C, and even longer than 450 h at −5 °C. Evidently, the catalysts obtained using this preparation route show high catalytic activity, particularly at low temperatures, and a good long-term stability.