锐钛矿型TiO2担载的Pd催化剂用于乙炔选择加氢的催化性能及其表征

高晓平 郭章龙 周亚男 敬方梨 储伟

引用本文: 高晓平,  郭章龙,  周亚男,  敬方梨,  储伟. 锐钛矿型TiO2担载的Pd催化剂用于乙炔选择加氢的催化性能及其表征[J]. 物理化学学报, 2017, 33(3): 602-610. doi: 10.3866/PKU.WHXB201611251 shu
Citation:  GAO Xiao-Ping,  GUO Zhang-Long,  ZHOU Ya-Nan,  JING Fang-Li,  CHU Wei. Catalytic Performance and Characterization of Anatase TiO2 Supported Pd Catalysts for the Selective Hydrogenation of Acetylene[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(3): 602-610. doi: 10.3866/PKU.WHXB201611251 shu

锐钛矿型TiO2担载的Pd催化剂用于乙炔选择加氢的催化性能及其表征

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21476145)资助项目

摘要: 采用水热法合成了含有89%{101}晶面的TiO2纳米锭(TiO2-101)和77%{001}晶面的TiO2纳米片(TiO2-001),将其用作载体来制备担载钯催化剂;研究了上述制备的TiO2纳米材料对Pd/TiO2-101和Pd/TiO2-001催化剂用于乙炔选择加氢制聚合级乙烯催化性能的影响。结果表明,Pd/TiO2-101催化剂表现出更好的乙炔转化率和乙烯收率。通过氢气程序升温脱附(H2-TPD)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、透射电子显微镜(TEM)、CO化学吸附、X射线光电子能谱(XPS)和热重分析仪(TGA)等对催化剂进行了结构表征和分析。TEM和CO化学吸附结果表明,Pd纳米颗粒(NPs)在TiO2-101载体上有较小的颗粒尺寸(1.53 nm)和较高的分散度(15.95%);而Pd纳米颗粒在TiO2-001载体上的颗粒尺寸是4.36 nm和9.06%的分散度。Pd/TiO2-101催化剂上较小的Pd颗粒尺寸及其较高的分散度使催化剂具有更多的反应活性位点,这促进了其反应的催化活性。

English

    1. [1]

      Kuhn, M.; Lucas, M.; Claus, P. Ind. Eng. Chem. Res.2015, 54, 6683. doi: 10.1021/acs.iecr.5b01682

    2. [2]

      Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Bligaard, T.; Sørensen, R. Z.; Christensen, C. H.; Nørskov, J. K. Science 2008, 320, 1320. doi: 10.1126/science.1156660

    3. [3]

      Kim, S. K.; Kim, C.; Lee, J. H.; Kim, J.; Lee, H.; Moon, S. H.J. Catal.2013, 306, 146. doi: 0.1016/j.jcat.2013.06.018

    4. [4]

      Crespo-Quesada, M.; Yarulin, A.; Jin, M.; Xia, Y.; Kiwi-Minsker, L. J. Am. Chem. Soc.2011, 133, 12787. doi: 10.1021/ja204557m

    5. [5]

      Hong, J.; Chu, W.; Chen, M.; Wang, X.; Zhang, T. Catal.Commun.2007, 8, 593. doi: 10.1016/j.catcom.2006.08.010

    6. [6]

      Kim, W. J.; Moon, S. H. Catal. Today 2012, 185, 2. doi: 10.1016/j.cattod.2011.09.037

    7. [7]

      Pei, G. X., Liu, X. Y.; Wang, A.; Lee, A. F.; Isaacs, M. A.; Li, L.; Pan, X.; Yang, X.; Wang, X.; Tai, Z.; Wilson, K.; Zhang, T. ACS Catal.2015, 5, 3717. doi: 10.1021/acscatal.5b00700

    8. [8]

      Lee, J. H.; Kim, S. K.; Ahn, I. Y.; Kim, W. J.; Moon, S. H.Catal. Commun.2011, 12, 1251. doi: 10.1016/j.catcom.2011.04.015

    9. [9]

      Wang, Z. Q.; Zhou, Z. M.; Zhang, R.; Li, L.; Cheng, Z. M. Acta Phys.-Chim. Sin.2014, 30, 2315.[王沾祺, 周志明, 张锐, 李莉, 程振民. 物理化学学报, 2014, 30, 2315.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201410152

    10. [10]

      Gu, H.; Xu, B. L.; Zhou, J.; Li, Y. Z.; Fan, Y. N. Acta Phys.-Chim. Sin.2006, 22, 712.[顾虹, 许波连, 周静, 李远志, 范以宁. 物理化学学报, 2006, 22, 712.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20060613

    11. [11]

      Guo, Z. L.; Huang, L. Q.; Chu, W.; Luo, S. Z. Acta Phys.-Chim.Sin.2014, 30, 723.[郭章龙, 黄丽琼, 储伟, 罗仕忠. 物理化学学报, 2014, 30, 723.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201402242

    12. [12]

      Kontapakdee, K.; Panpranot, J.; Praserthdam, P. Catal.Commun.2007, 8, 2166. doi: 10.1016/j.catcom.2007.03.003

    13. [13]

      He, Y.; Liang, L.; Liu, Y.; Feng, J.; Ma, C.; Li, D. J. Catal.2014, 309, 166. doi: 10.1016/j.jcat.2013.09.017

    14. [14]

      Osswald, J.; Giedigkeit, R.; Jentoft, R.; Armbruster, M.; Girgsdies, F.; Kovnir, K.; Ressler, T.; Grin, Y.; Schlogl, R.J. Catal.2008, 258, 210. doi: 10.1016/j.jcat.2008.06.013

    15. [15]

      Neumann, M.; Teschner, D.; Knop-Gericke, A.; Reschetilowski, W.; Armbrüster, M. J. Catal.2016, 340, 49. doi: 10.1016/j.jcat.2016.05.006

    16. [16]

      Gao, Z.; Zhang, Y.; Li, D.; Werth, C. J.; Zhang, Y.; Zhou, X.J. Hazard. Mater.2015, 286, 425. doi: 10.1016/j.jhazmat.2015.01.005

    17. [17]

      Teschner, D.; Borsodi, J.; Wootsch, A.; Révay, Z.; Hävecker, M.; Knop-Gericke, A.; Jackson, S. D.; Schlögl, R. Science 2008, 320, 86. doi: 10.1126/science.1155200

    18. [18]

      Chen, M. H.; Chu, W.; Dai, X. Y.; Zhang, X.W. Catal. Today 2004, 89, 201. doi: 10.1016/j.cattod.2003.11.027

    19. [19]

      Li, Y.; Jang, B.W. L. Appl. Catal. A 2011, 392, 173. doi: 10.1016/j.apcata.2010.11.008

    20. [20]

      Chu, W.; Xu, J.; Hong, J.; Lin, T.; Khodakov, A. Catal. Today 2015, 256, 41. doi: 10.1016/j.cattod.2015.05.024

    21. [21]

      Panpranot, J.; Nakkararuang, L.; Ngamsom, B.; Praserthdam, P.Catal. Lett.2005, 103, 53. doi: 10.1007/s10562-005-6502-x

    22. [22]

      Panpranot, J.; Kontapakdee, K.; Praserthdam, P. Appl. Catal. A 2006, 314, 128. doi: 10.1016/j.apcata.2006.08.024

    23. [23]

      Wang, N.; Qian, W.; Chu, W.; Wei, F. Catal. Sci. Technol.2016, 6, 3594. doi: 10.1039/c5cy01790d

    24. [24]

      Si, R.; Flytzani-Stephanopoulos, M. Angew. Chem. Int. Ed.2008, 47, 2884. doi: 10.1002/anie.200705828

    25. [25]

      Liu, L.; Yao, Z.; Deng, Y.; Gao, F.; Liu, B.; Dong, L.ChemCatChem 2011, 3, 978. doi: 10.1002/cctc.201000320

    26. [26]

      Wang, F.; Zhang, S.; Li, C.; Liu, J.; He, S.; Zhao, Y.; Yan, H.; Wei, M.; Evans, D. G.; Duan, X. RSC Adv.2014, 4, 10834. doi: 10.1039/c3ra47076h

    27. [27]

      Shi, Q.; Li, Y.; Zhou, Y.; Miao, S.; Ta, N.; Zhan, E.; Liu, J.; Shen, W. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 14409. doi: 10.1039/c5ta02897c

    28. [28]

      Liu, L.; Gu, X.; Cao, Y.; Yao, X.; Zhang, L.; Tang, C.; Gao, F.; Dong, L. ACS Catal.2013, 3, 2768. doi: 10.1021/cs400492w

    29. [29]

      Yang, J.; Cao, L. X.; Wang, G. C. J. Mol. Model.2012, 18, 3329. doi: 10.1007/s00894-011-1337-4

    30. [30]

      Han, X.; Kuang, Q.; Jin, M.; Xie, Z.; Zheng, L. J. Am. Chem.Soc.2009, 131, 3152. doi: 10.1021/ja8092373

    31. [31]

      He, Y.; Fan, J.; Feng, J.; Luo, C.; Yang, P.; Li, D. J. Catal.2015, 331, 118. doi: 10.1016/j.jcat.2015.08.012

    32. [32]

      Tan, Z.; Sato, K.; Takami, S.; Numako, C.; Umetsu, M.; Soga, K.; Nakayama, M.; Sasaki, R.; Tanaka, T.; Ogino, C.; Kondo, A.; Yamamoto, K.; Hashishin, T.; Ohara, S. RSC Adv.2013, 3, 19268. doi: 10.1039/c3ra43383h

    33. [33]

      Zheng, J.; Liu, Z.; Liu, X.; Yan, X.; Li, D.; Chu, W. J. Alloy.Compd.2011, 509, 3771. doi: 10.1016/j.jallcom.2010.12.152

    34. [34]

      Tian, F.; Zhang, Y.; Zhang, J.; Pan, C. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 7515. doi: 10.1021/jp301256h

    35. [35]

      Komhom, S.; Mekasuwandumrong, O.; Praserthdam, P.; Panpranot, J. Catal. Commun.2008, 10, 86. doi: 10.1016/j.catcom.2008.07.039

    36. [36]

      Sárkány, A.; Schay, Z.; Frey, K.; Széles, É.; Sajó, I. Appl. Catal.A 2010, 380, 133. doi: 10.1016/j.apcata.2010.03.042

    37. [37]

      Menezes, W. G.; Altmann, L.; Zielasek, V.; Thiel, K.; Bäumer, M. J. Catal.2013, 300, 125. doi: 10.1016/j.jcat.2012.12.023

    38. [38]

      Vincent, M. J.; Gonzalez, R. D. Appl. Catal. A 2001, 217, 143. doi: 10.1016/S0926-860X(01)00586-5

    39. [39]

      Wang, N.; Xu, Z.; Deng, J.; Shen, K.; Yu, X.; Qian, W.; Chu, W.; Wei, F. ChemCatChem 2014, 6, 1470. doi: 10.1002/cctc.201300720

    40. [40]

      Douidah, A.; Marécot, P.; Szabo, S.; Barbier, J. Appl. Catal. A 2002, 225, 21. doi: 10.1016/S0926-860X(01)00627-5

    41. [41]

      Dole, H. A. E.; Safady, L. F.; Ntais, S.; Couillard, M.; Baranova, E. A. J. Catal.2014, 318, 85. doi: 10.1016/j.jcat.2014.07.003

    42. [42]

      Panagiotopoulou, P.; Kondarides, D. I. J. Catal.2009, 267, 57. doi: 10.1016/j.jcat.2009.07.014

    43. [43]

      Yu, W. Y.; Mullen, G. M.; Mullins, C. B. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 19535. doi: 10.1021/jp406736b

    44. [44]

      Huang, L.; Chu, W.; Zhang, T.; Yin, Y.; Tao, X. J. Nat. Gas Chem.2009, 18, 35. doi: 10.1016/S1003-9953(08)60082-1

    45. [45]

      Han, X.; Chu, W.; Ni, P.; Luo, S. Z.; Zhang, T. J. Fuel Chem.Technol.2007, 35, 691. doi: 10.1016/S1872-5813(08)60004-3

    46. [46]

      Ikeda, S.; Sugiyama, N.; Murakami, S. Y.; Kominami, H.; Kera, Y.; Noguchi, H.; Uosaki, K.; Torimoto, T.; Ohtani, B. Phys.Chem. Chem. Phys.2003, 5, 778. doi: 10.1039/b206594k

    47. [47]

      Nakaoka, Y.; Nosaka, Y. J. Photochem. Photobiol. A 1997, 110, 299. doi: 10.1016/S1010-6030(97)00208-6

    48. [48]

      Salama, T. M.; Hattori, H.; Kita, H.; Ebitani, K.; Tanaka, T.J. Chem. Soc. Faraday Trans.1993, 89, 2067. doi: 10.1039/FT9938902067

    49. [49]

      McCue, A. J.; McKenna, F. M.; Anderson, J. A. Catal. Sci.Technol.2015, 5, 2449. doi: 10.1039/c5cy00065c

    50. [50]

      Riyapan, S.; Boonyongmaneerat, Y.; Mekasuwandumrong, O.; Praserthdam, P.; Panpranot, J. Catal. Today 2015, 245, 134. doi: 10.1016/j.cattod.2014.07.017

    51. [51]

      Neyertz, C.; Volpe, M. Colloids Surf. A 1998, 136, 63. doi: 10.1016/S0927-7757(97)00249-5

    52. [52]

      Ziemecki, S. B.; Michel, J. B.; Jones, G. A. Reac. Solids 1986, 2, 187. doi: 10.1016/0168-7336(86)80082-1

    53. [53]

      Gómez-Quero, S.; Cárdenas-Lizana, F.; Keane, M. A. Ind. Eng.Chem. Res.2008, 47, 6841. doi: 10.1021/ie0716565

    54. [54]

      Aytam, H. P.; Akula, V.; Janmanchi, K.; Kamaraju, S. R. R.; Panja, K. R.; Gurram, K.; Niemantsverdriet, J.W. J. Phys.Chem. B 2002, 106, 1024. doi: 10.1021/jp012357a

    55. [55]

      Panpranot, J.; Kontapakdee, K.; Praserthdam, P. J. Phys. Chem.B 2006, 110, 8019. doi: 10.1021/jp057395z

    56. [56]

      Xu, J.; Sun, K.; Zhang, L.; Ren, Y.; Xu, X. Catal. Commun.2005, 6, 462. doi: 10.1016/j.catcom.2005.04.006

    57. [57]

      Liu, Y. N.; Feng, J. T.; He, Y. F.; Sun, J. H.; Li, D. Q. Catal. Sci.Technol.2015, 5, 1231. doi: 10.1039/c4cy01160k

    58. [58]

      Kim, E.; Shin, E.W.; Bark, C.W.; Chang, I.; Yoon, W. J.; Kim, W. J. Appl. Catal. A 2014, 471, 80. doi: 10.1016/j.apcata.2013.11.036

    59. [59]

      Zhang, S.; Chen, C. Y.; Jang, B.W. L.; Zhu, A. M. Catal. Today 2015, 256, 161. doi: 10.1016/j.cattod.2015.04.002

    60. [60]

      Pachulski, A.; Schödel, R.; Claus, P. Appl. Catal. A 2011, 400, 14. doi: 10.1016/j.apcata.2011.03.019

    61. [61]

      Lopez, E.; Ordonez, S.; Diez, F. V. Appl. Catal. B 2006, 62, 57. doi: 10.1016/j.apcatb.2005.06.014

    62. [62]

      Azizi, Y.; Petit, C.; Pitchon, V. J. Catal.2008, 256, 338. doi: 10.1016/j.jcat.2008.04.003

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1
  • 文章访问数:  802
  • HTML全文浏览量:  62
文章相关
  • 收稿日期:  2016-08-26
  • 修回日期:  2016-11-25
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章