纳米金催化剂研究进展

2.5 at% Ag nano-Au
研究现状
Au/CuO/SBA-15：（高H2气氛下氧化CO）
合成：
1.3g P123 10mL DIH2O
40°C 15min 加入 6.7ml 37%HCl 31ml H2O 8h 60 °C 17h 40°C
搅拌
12 h 100 °C
搅拌
SBA-15
6h 550 °C
研究现状
纳米多孔金催化剂：（甲醇氧化偶联反应制甲酸甲酯）
合成：
熔化
Ag 70 at% Au 30 at% 合金母体
140h 875°C
4 h 800 °C
铸锭 退火,氩 退火
结晶 自然腐蚀 HNO3 65wt%
48 h后，Ag原子含量低于1%
合金样品
电位腐蚀 HNO3 5mol/L 电压：60mV
直径：5.0mm 厚度：0.2mm
水浴控制反应温度
研究现状
结果分析：
CH3OH
研究现状
结果分析：（转化率、选择性与温度关系）
一、温度影响 由于完全氧化成 CO2需要的能量高， 升温有利于此反应 进行。 二、O2量影响 氧气含量升高，选 择性降低
低于1 at% Ag nano-Au
Ag含量的影响 猜想：1、Ag的加 入减弱Au的贵金 属性质；2、O2从 Ag溢流到Au。 （10%Ag 80°C 时全部转化为CO2）
1、纳米多孔金在工业应用方面存在优势： 结构相对简单、不易引起烧结； 对于不同的醇都有较好的选择性。 2、负载型纳米金催化剂存在的劣势： 反应机理不明确、结构复杂； 氧化处理后的催化效果可能与CuO与Au的强相互作用有关； 负载型催化剂的通病:活性组分丢失、烧结等。
研究展望
一．可控性催化剂制备的理论的确立 二．催化反应机理的深入探讨 三．在精细有机催化反应中具有重要地位 四．对于绿色化学的发展有重大意义
32 h后，Ag原子含量10% 48 h后，Ag原子含量2.5%
A. Wittstock, V. Zielasek, J. Biener, C. M. Friend, and M. Bäumer Science 15 January 2010: 319-322.
研究现状
电位腐蚀：
60mV
研究现状
研究背景
介绍：
块状Au不具备催化活性，属于化学惰性物质。
金颗粒的尺寸小于10nm时: 1、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大； 2、产生量子尺寸效应、表面效应、小尺寸效应； 3、原子的电子结构发生改变。 特点是：粒径越小催化活性越大；低温催化活性。
研究背景
作用：
Center for Green Chemistry and Catalysis & General Office ，LICP
结构表征：
a:未经处理的Au/Cu/SBA-15 b:200°C 锻烧1h(Au烧结，出现Au晶体峰) c:H2还原+空气氧化处理 d:100°C反应10h（产生Cu、AuCu合金，有晶体峰）
表征结果与提出的 反应机理以及前面 的催化效果所反应的 结果相一致
研究现状
小结：
纳米多孔金与Au/CuO/SBA-15对比：
纳米金催化剂研究进展
研究背景 纳米金催化剂 研究现状 研究展望
研究背景
Masatake Haruta(春田正毅) J. Catal. 115 (1989) 301
关于纳米金的文章 发表量指数增长
Yan Zhang, Xinjiang Cui, Feng Shi, and Youquan Deng Chem. Rev., Article ASAP
加入3.8ml TEOS
反应
1g SBA-15
66mL 0.2M APTES醇溶液
干燥
乙醇 洗涤
焙烧
8h 100 °C 改性 SBA-15
3 h 80 °C
反应
2h 室温
干燥
室温
Au/Cu/ SBA-15
加入一定量 HAuCl4和Cu(NO3)2
0.1M NaOH
调pH=9
搅拌
洗涤、干燥
ACS Catal., 2012, 2 (3), pp 360–369
研究现状
反应机理：
Au/Cu/SBA-15 第一步：H2还原 第二步：O2氧化 使Cu氧化为CuO 1% CO, 1% O2,18% CO2, and 78% H2
研究现状
催化效果：
氧化处理的催化剂具有Au/CuO结构 催化效果相对较好
第一步：H2还原 第二步：O2氧化
第三步： H2还原
研究现状
样品表征：
Βιβλιοθήκη Baidu7 at%
<1at%
自然腐蚀 48h
电位腐蚀 48h
电位腐蚀32h
研究现状
反应原理：
CH3OH被吸附的氧激活
CH3O吸附Au上
CH3O去质子转化为醛与CH3O反应
研究现状
反应装置：
体积比：2(醇):1 (氧)（50ml/min total标况）
阀门控制O2 He进料
该温度控制 甲醇饱和蒸 汽压，从而 控制进料量