《氧化物負載IB簇金屬納米粒子的模型催化體系對比研究》是依託中國科學技術大學，由姜志全擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：氧化物負載IB簇金屬納米粒子的模型催化體系對比研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：姜志全
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
氧化物負載IB簇金屬催化劑表現出卓越的催化活性，但它們適用的反應類型與催化性能存在著顯著差異，其中的內在物理機制還有待於對比研究。本申請項目擬通過模型催化體系研究，利用基於同步輻射光源的高分辨光電子能譜技術，研究不同化學狀態的氧化物表面上IB簇金屬納米粒子的沉積、生長、電子結構及模型催化劑的化學吸附和催化性能；以規整的惰性氧化物薄膜為載體，在排除載體修飾作用的前提下探尋IB簇金屬內在化學性質的差異。本申請項目的目的在於深入認識氧化物負載IB簇金屬納米粒子的電子結構與催化性能之間的構效關係，探索具有高催化性能的負載型IB簇金屬催化劑的製備條件、穩定狀態和催化反應機理，為高效工業催化劑的設計合成和反應條件的精確控制提供新的實驗思路和理論指導；同時對比研究IB簇金屬的內在化學本質，探尋產生化學性質差異的物理機制，為將來可能的貴金屬取代套用提供前期的理論探索。
結題摘要
氧化物負載IB簇金屬催化劑的催化性能顯著不同，本申請項目通過對比研究來揭示IB簇金屬內在的化學性質，從而深入認識氧化物負載IB簇金屬納米粒子的組成/結構與催化性能之間的構效關係。研究了負載型IB簇金屬催化劑對低溫CO氧化反應的構效關係，發現Au納米粒子尺寸與其催化活性之間表現出一種火山型的曲線關係，其最佳粒子尺寸範圍為3~4.5 nm；具有大量低配位Au原子和類似於體相Au電子結構的負載Au納米粒子才是室溫下CO氧化反應的催化活性結構。負載CuO催化劑與氧化物載體之間不存在明顯的電荷傳遞效應，對CO氧化反應遵循界面反應機理。考察了Cu2O納米晶的表面再構及其形貌/表面結構對催化反應性能的影響，發現催化劑納米粒子的表面再構過程及再構表面的催化性能可以通過調控納米粒子的形貌和暴露晶面來實現；Cu2O納米晶的不同晶面表現出不同的化學吸附特性和還原性質，對CO氧化和丙烯氧化反應也表現出不同的催化活性和選擇性，在氧化物的表面組成/結構、表面吸附中間體和催化反應性能之間建立起了很好的關聯，清晰地闡述了通過形貌和暴露晶面來調控納米氧化物催化劑的催化反應性能。研究了NO和NO2在Ag/Pt(110)雙金屬表面的吸附和分解情況，檢測到亞硝酸鹽/硝酸鹽表面物種，並歸因於高度配位不飽和Ag粒子的高活性及其與Pt基底之間的協同作用，製備得到的AgPt(110)合金結構是可能的低溫催化直接分解氮氧化物活性結構。同時開展了氧化物材料的製備和催化性能的研究工作，發現焙燒溫度對氧化物催化劑的結構和催化反應性能具有顯著的影響。另外，發展了脈衝模式的進樣方式，有效地減小甚至消除氣相成分對原位譜學測量的干擾，並進行了負載型催化劑上表面吸附物種的原位動態光譜測量。上述研究結果共發表學術論文11篇，全部為SCI收錄，包括Angewandte Chemie International Edition (1篇)、Journal of Physical Chemistry C (2篇)、Catalysis Science & Technology (1篇)、ChemSusChem (1篇)、Applied Surface Science (1篇)。
