纳米金催化剂研究进展

纳米金催化剂研究进展纳米金催化剂研究背景研究现状研究展望YanZhang,XinjiangCui,FengShi,andYouquanDengChem.Rev.,ArticleASAPMasatakeHaruta(春田正毅)J.Catal.115(1989)301研究背景关于纳米金的文章发表量指数增长研究背景介绍：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。块状Au不具备催化活性，属于化学惰性物质。研究背景作用：CenterforGreenChemistryandCatalysis&GeneralOffice，LICP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：Ag70at%Au30at%熔化合金母体结晶140h875°C退火,氩铸锭4h800°C退火合金样品48h后，Ag原子含量低于1%自然腐蚀电位腐蚀HNO365wt%HNO35mol/L电压：60mV32h后，Ag原子含量10%48h后，Ag原子含量2.5%A.Wittstock,V.Zielasek,J.Biener,C.M.Friend,andM.BäumerScience15January2010:319-322.研究现状电位腐蚀：60mV样品表征：研究现状自然腐蚀48h电位腐蚀48h电位腐蚀32h7at%1at%反应原理：研究现状CH3OH被吸附的氧激活CH3O吸附Au上CH3O去质子转化为醛与CH3O反应反应装置：研究现状直径：5.0mm厚度：0.2mm阀门控制O2He进料该温度控制甲醇饱和蒸汽压，从而控制进料量体积比：2(醇):1(氧)（50ml/mintotal标况）水浴控制反应温度结果分析：研究现状CH3OH结果分析：（转化率、选择性与温度关系）研究现状低于1at%Agnano-Au2.5at%Agnano-Au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%Ag80°C时全部转化为CO2）Au/CuO/SBA-15：（高H2气氛下氧化CO）研究现状合成：1.3gP12310mLDIH2O40°C15min加入6.7ml37%HCl31mlH2O搅拌17h40°C搅拌加入3.8mlTEOS12h100°C反应8h60°C干燥6h550°C焙烧SBA-151gSBA-1566mL0.2MAPTES醇溶液3h80°C反应8h100°C干燥乙醇洗涤改性SBA-15加入一定量HAuCl4和Cu(NO3)20.1MNaOH调pH=92h室温搅拌室温洗涤、干燥Au/Cu/SBA-15ACSCatal.,2012,2(3),pp360–369反应机理：研究现状Au/Cu/SBA-15第一步：H2还原第二步：O2氧化使Cu氧化为CuO1%CO,1%O2,18%CO2,and78%H2研究现状催化效果：第一步：H2还原第二步：O2氧化第三步：H2还原氧化处理的催化剂具有Au/CuO结构催化效果相对较好结构表征：研究现状a:未经处理的Au/Cu/SBA-15b: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纳米多孔金与Au/CuO/SBA-15对比：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。研究现状小结：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