可见光响应复合金属氧化物光催化剂的分子设计

金属氧化物催化剂

金属氧化物催化剂及其催化作用金属氧化物催化剂通常为复合氧化物（complex oxides),即多组分的氧化物。如V O -MoO , TiO -V 2O 5-P 2O 5,V 2O 5-MoO 3-Al 2O 3。组分中至少有一个组分是过渡金属氧化物。组分与组分之间可能相互作用，作用的情况因条件而异。复合氧化物系通常是多相共存，如MoO 3-Al 2O 3，就有α-、β-、复杂，有固溶体、有杂多酸、有混晶等。 就催化作用与功能来说，有的组分是主催化剂，有的组分为助催化剂或者是载体。

金属氧化物催化作用机制-1 z半导体的能带结构 z催化中重要的是非化学计量的半导体，有n型和p型两大类。非计量的化合物ZnO是典型的n型半导体（存在自由电子而产生导电行为）。NiO是典型的p型半导体，由于缺正离子造成非计量性，形成氧离子空穴，温度升高时，此空穴变成自由空穴，可在固体表面迁移，成为NiO导电的来源。 z Fermi能级E f是表征半导体性质的一个重要物理量，可以衡量固体中电子逸出的难易，它与电子的逸出功?直接相关。?是将一个电子从固体内部拉到外部变成自由电子所需的能量，此能量用以克服电子的平均位能，Fermi能级E 就是这种平均位能。 f z对于给定的晶格结构，Fermi能级E f的位置对于其催化活性具有重 O分解催化反应。 要意义。如N x z XPS研究固体催化剂中元素能级变化

金属氧化物催化作用机制-2 z氧化物表面的M=O键性质与催化活性的关联 z晶格氧（O=）的催化作用：对于金属氧化物催化剂表面发生氧化反应时，作为氧化剂的氧存在吸附氧与晶格氧两种形态。晶格氧由于氧化物结构产生。选择性氧化（Selective Oxidation)是固体氧化物催化剂应用主要方向之一。在选择性氧化中，存在典型的还原-氧化催化循环（Redox mechanism)）。这里晶格氧直接参与了选择性氧化反应。 z根据众多的复合氧化物催化氧化可以概括出：1 选择性氧化涉及有效的晶格氧；2 无选择性完全氧化反应，吸附氧和晶格氧都参加了反应；3 对于有两种不同阳离子参与的复合氧化物催化剂，一种阳离子M+承担对烃分子的活化与氧化功能，它们再氧化靠晶格氧O=；另一种金属氧化物阳离子处于还原态，承担接受气相氧。（双还原-氧化催化循环机理） （dual-redox) z举例：甲烷选择性氧化制备合成气、甲醇或甲醛 z CH4+O2→CO+2H2-136 kcal/mol z CH4+O2→CH3OH -22 kcal/mol z CH4+O2→HCHO+H2O -70 kcal/mol z CH4+O2→CO2+2H2O -189 kcal/mol

介孔金属氧化物的研究进展

介孔金属氧化物的研究进展3 耿旺昌,吉志强,张秋禹 (西北工业大学理学院,西安710072) 摘要 作为一种非硅基介孔材料,介孔金属氧化物在工业催化、光电领域及太阳能电池等领域有着潜在的应用价值。从制备、分类、制备过程中面临的问题以及其应用领域等方面对近年来介孔金属氧化物的研究进展作了总结,指出目前介孔金属氧化物的研究中存在的主要难点是如何提高热稳定性、孔壁的结晶性及介孔的长程有序性。 关键词 介孔金属氧化物　热稳定性　孔壁结晶 R esearch Progress of Mesoporous Metal Oxides GEN G Wangchang ,J I Zhiqiang ,ZHAN G Qiuyu (School of Science ,Northwestern Polytechnical University ,Xi ’an 710072) Abstract As a kind of non 2siliceous mesoporous material ,mesoporous metal oxides have potential application in industrial catalysis ,photoelectronic ,solar cell and so on.In this article ,the synthesis method ,category ,the main difficulties existing in synthesis and the application area of mesoporous metal oxides are reviewed.It ′s pointed out that the main problem in mesoporous metal oxides research is how to improve the stability ,hole 2wall crystallization and long 2range order properties. K ey w ords mesoporous metal oxides ,thermal stability ,wall crystallization 　3西北工业大学人才队伍建设科研启动经费(R0042) 　耿旺昌:男,1981年生,讲师,博士,从事介孔材料的合成及组装应用　E 2mail :w.geng @https://www.360docs.net/doc/5711163734.html, 0　引言 由于介孔硅材料具有有序的孔道及很高的比表面积,其 发现[1]掀起了科学家研究介孔材料的一股热潮。过去10年,有关介孔硅材料的合成方法、结构形貌控制及合成机理方面的研究已经趋于成熟。然而,由于氧化硅的化学惰性,使硅基介孔材料在某些领域的应用受到限制,从而引发了科学家尝试合成非硅介孔材料的兴趣。在这些非硅体系中,介孔金属氧化物由于组分及价态的可变性以及晶体网络结构等一些特殊性质使其在催化、吸附、电磁、传感及太阳能电池等领域表现出潜在的应用价值[2-7]。近年来,各种单组分介孔金属氧化物如Co 3O 4、ZnO 、MgO 、NiO 、TiO 2、SnO 2、Cr 2O 3、 CeO 2[8-16]及双元介孔金属氧化物[17-22]先后被不同的合成方 法制备出来。然而,据作者所知,目前关于介孔金属氧化物研究的综述性文章还不太多[23,24]。因此,本文将从介孔金属氧化物的制备、分类、制备过程中面临的一些问题以及其相关应用领域等方面作一些总结,并展望了其以后的发展方向。 1　介孔金属氧化物的制备 模板法是20世纪90年代发展起来的一种前沿技术,也是近几年广泛用于制备纳米结构材料的一种非常有吸引力的合成方法。成国祥等[25]将模板法定义为通过“模板”与基质物种的相互作用而构筑具有“模板信息”基材的制备方法。模板法在介孔材料的制备中占有很重要的地位,也是制备介 孔金属氧化物最普遍的方法。根据使用模板的类型,一般来讲可分为软模板法和硬模板法。 1.1　软模板法 所谓软模板法是指利用表面活性剂或者特殊的有机聚合物等作为模板,在一定的溶剂体系中,通过无机前驱体与有机相之间的界面组装过程实现对介孔金属氧化物结构的剪裁。其中,表面活性剂一般包括阴离子型、阳离子型及非离子型3类。G.Q.L u 等[11]以SDS (十二烷基硫酸钠,阴离子型)为模板制备了介孔Ni (O H )2,并通过热处理获得了介孔NiO 。获得的介孔NiO B ET 比表面积达到477.7m 2/g 。 Shibata 等[26] 利用CTAB (十六烷基三甲基溴化铵,阳离子型)为模板制备了具有结晶孔壁的介孔TiO 2。K ondo 等[27]以非离子型表面活性剂P123为模板制备了介孔Mg 2Ta 复合氧化物。Bao 2Lian Su 等[28]以十六烷基吡啶及十二烷基硫酸盐以及中性的Brij56为模板制备了介孔氧化铁材料。根据有机2无机相之间相互作用力类型的不同,郭建维等[23]将软模板法分为3类:①电荷密度匹配途径,其中有机2无机相之间的作用力为静电吸引力;②配合物辅助模板途径,其中有机2无机相之间的相互作用为共价键作用;③中性模板剂途径,其中有机2无机相之间的相互作用为氢键作用。另外,反应体系中的溶剂可以分为水和非水2大体系[24]。 1.2　硬模板法 以表面活性剂为模板合成的介孔金属氧化物具有较大

纳米金属氧化物的制备及应用研究的若干进展

纳米金属氧化物的制备及应用研究的若干进展 汪信陆路德 综述了氧化物及复合氧化物纳米晶的各种制备方法及特点，重点介绍了有机配合物前驱体法-聚乙二醇法、明胶法和硬脂酸法制备氧化物纳米晶的原理、特点以及在磁性材料、电磁波吸收材料、催化剂和塑料改性方面的若干应用。 关键词：纳米材料氧化物软化学 分类号：O611.12 Progress of Preparation and Applications of Metal Oxide Nanocrystallines WANG Xin LU Lu-De (Materials Chemistry Laboratory, Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094) The preparative methods of nanostructured metal oxides are reviewed. Particularly the principles and features of the organic coordination precursor methods, including polyethylene glycol, gelatin and stearic acid methods, are discussed. The oxide nanocrystals has been used as magnetic and microwave-absorbing materials, catalysts and strengthening fillers for modification of plastics. Keywords: nanostructured material oxide soft chemistry 一九七八年十月我们有幸作为文革后第一批研究生来到南京大学配位化学研究所学习。开学不久，戴安邦教授为全体研究生作了题为“无机化学的进展”的学术报告，把我们带入了内容极为丰富的科学领域。虽然我们离开南京大学已有多年，虽然戴先生今年已离我们而去，但他的学术思想、治学态度和为人品格无时无刻都在影响着我们，是我们进步的一种动力。十多年来我们一直把从南京大学学到的知识和理工科大学的教学、科研结合起来，取得了一些成果，下面主要介绍一些无机纳米材料的研究工作。 1 复合氧化物纳米晶的制备方法 传统的复合氧化物的制备通常是以固态的氧化物或金属碳酸盐为原料，球磨后经高温固相反应，再粉碎得到复合氧化物的粉体。由于是高温反应，不仅制备的产物粒径大、分布宽，而且某些组分易于挥发或发生偏析，这种方法一般不宜用来制备纳米氧化物。纳米复合氧化物的制备通常是采用软化学法，即通过反应原料的液相混合使各金属元素高度分散，从而可以在较低的反应温度和较温和的化学环境下制备纳米材料。采用的方法主要有共沉淀法、溶胶-凝胶法、有机配合物前驱体法等。 1.1 共沉淀法 共沉淀法是液相化学反应合成金属氧化物纳米颗粒最早采用的方法。沉淀法成本较低，但有如下问题：沉淀物通常为胶状物，水洗、过滤较困难；沉淀剂作为杂质易混入；沉淀过程中各种成分可能发生偏析，水洗时部分沉淀物发生溶解。此外由于大量金属不容易发生沉淀反应，因此

铈锰复合氧化物催化剂的制备

铈锰复合氧化物催化剂的制备、表征及活性评价【摘要】本实验通过制备铈锰金属复合氧化物催化剂，利用差热分析（DTA）和BET等对所制备的催化剂的结构和性能进行表征，并对其进行乙烯氧化反应的活性评价。 【关键词】铈锰金属复合氧化物催化剂，制备，差热分析，BET，乙烯氧化，活性评价 The Preparation，Characterization and Performance Evaluation of Ce/Mn plex Oxide Catalyst 【Abstract】In this experiment, we prepared the Ce/Mn plex oxide catalyst. From BET, BET and testament of catalytic performance, we get an overall view of the properties of Ce/Mn multiplicity catalyst. 【Keywords】Ce/Mn plex oxide catalyst，Production，TGA，BET，testament of catalytic performance 【前言】 相当一些化学反应的自由能变化小于零，甚至远小于零。也就是说，这些反应在热力学上看，是有较大的反应潜力。但由于存在较高的反应活化能，使得这些反应实际上不能发生。如加入适当的催化剂，改变原来的反应历程，能按某一活化能较低的途径进行。氧化铈具有很好的还原性能和氧储存能力，作为催化剂和催化剂载体在汽车尾气净化，低温WGS，CO氧化等很多领域有重要的应用。氧化锰是常见的氧化型催化剂的活性组分。锰铈复合氧化物在催化氧化方面的应用引起了人们的注意,并有进一步深入研究的意义。 差热分析是热分析的一种，它是在一定条件下同时加热或冷却样品和参比物，并