Preparation and Characterization of Pt@Au/Al2O3 Core-Shell Nanoparticles for Toluene Oxidation Reaction

Chao Zhang Sihan Li Chenliang Wu Xiaoqing Li Xinhuan Yan

Citation:  Zhang Chao, Li Sihan, Wu Chenliang, Li Xiaoqing, Yan Xinhuan. Preparation and Characterization of Pt@Au/Al2O3 Core-Shell Nanoparticles for Toluene Oxidation Reaction[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(8): 190705. doi: 10.3866/PKU.WHXB201907057 shu

Pt@Au/Al2O3核壳纳米粒子的制备和表征及其在催化氧化甲苯中的应用

    通讯作者: 严新焕, xhyan@zjut.edu.cn
  • 基金项目:

    国家重点研发计划(2017YFC0210900)与浙江省科技计划项目(2016C31104)资助

    国家重点研发计划 2017YFC0210900

    浙江省科技计划项目 2016C31104

摘要: 采用种子生长法,在不存在保护剂和结构导向剂的情况下,成功制备Pt@Au核壳结构纳米颗粒,即在Pt纳米颗粒表面,AuCl4−被H2还原成Au(0),并沉积在Pt核纳米颗粒上。通过透射电子显微镜(TEM),能量色散X射线光谱(EDS),高分辨率TEM (HRTEM),傅里叶变换(FFT)和X射线粉末衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS),红外光谱(IR)和H2-程序升温还原(H2-TPR)等表征证实了核壳结构。所制得的Pt@Aux/Al2O3催化剂在常压下由固定床反应器测定其在甲苯氧化中的活性。相比于单金属催化剂Pt/Al2O3与Au/Al2O3,Pt@Aux/Al2O3核壳催化剂显示出更高的催化活性,且Pt1@Au1/Al2O3对于甲苯氧化具有最好的催化活性,这归因于Au和Pt之间的电子交换促进了Au上活性氧的形成。Pt@Aux/Al2O3对甲苯氧化良好的催化性能和高选择性与其较高的吸附氧物质浓度,较好的低温还原性和强相互作用有关。

English

    1. [1]

      Zhang, Q.; Lee, I.; Joo, J. B.; Zaera, F.; Yin, Y. Acc. Chem. Res. 2012, 46, 1816. doi: 10.1021/ar300230s

    2. [2]

      Sun, Q.; Zhang, X. Q.; Wang, Y.; Lu, A. H. Chin. J. Catal. 2015, 36, 683. doi: 10.1016/S1872-2067(14)60298-9

    3. [3]

      Lee, J.; Yoo, J. K.; Kim, J.; Sohn, Y.; Rhee C. K. Electrochim. Acta 2018, 290, 244. doi: 10.1016/j.electacta.2018.09.078

    4. [4]

      Shim, K.; Lee, W. C.; Park, M. S.; Shahabuddin, M.; Yamauchi, Y.; Hossain, M. S. A.; Shim, Y. B.; Kim, J. H. Sens. Actuator B-Chem. 2019, 278, 88. doi: 10.1016/j.snb.2018.09.048

    5. [5]

      Zhou, S.; McIlwrath, K.; Jackson, G.; Eichhorn, B. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1780. doi: 10.1021/ja056924

    6. [6]

      Jiang, R.; Tung, S. O.; Tang, Z.; Li, L.; Ding, L.; Xi, X.; Liu, Y.; Zhang, L.; Zhang, J. Energy Storage Mater. 2018, 12, 260. doi: 10.1016/j.ensm.2017.11.005

    7. [7]

      Jiang, L.; Yuan, X.; Liang, J.; Zhang, J.; Wang, H.; Zeng, G. J. Power Sources 2016, 331, 408. doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.09.054

    8. [8]

      Campani, V.; Giarra, S.; De Rosa, G. OpenNano 2018, 3, 5. doi: 10.1016/j.onano.2017.12.001

    9. [9]

      Chen, G.; Wang, Y.; Xie, R.; Gong, S. Adv. Drug Delivery Rev. 2018, 130, 58. doi: 10.1016/j.addr.2018.07.008

    10. [10]

      Zhang, N.; Liu, S.; Xu, Y. Nanoscale 2012, 4, 2227. doi: 10.1039/c2nr00009a

    11. [11]

      Tada, H.; Suzuki, F.; Ito, S.; Akita, T.; Tanaka, K.; Kawahara, T.; Kobayashi, H. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8714. doi: 10.1021/jp0202690

    12. [12]

      Yoon, J.; Baik, H.; Lee, S.; Kwon, S. J.; Lee, K. Nanoscale 2014, 6, 6434. doi: 10.1039/c4nr00551a

    13. [13]

      Yang, C.; Zhang, F.; Lei, N.; Yang, M.; Liu, F.; Miao, Z.; Sun, Y.; Zhao, X.; Wang, A. Chin. J. Catal. 2018, 39, 1366. doi: 10.1016/s1872-2067(18)63103-1

    14. [14]

      Zhang, Y.; Liu, Y.; Xie, S.; Huang, H.; Guo, G.; Dai, H.; Deng, J. Environ. Int. 2019, 128, 335. doi: 10.1016/j.envint.2019.04.062

    15. [15]

      Qi, Y.; Shen, L.; Zhang, J.; Yao, J.; Lu, R.; Miyakoshi, T. Environ. Pollut. 2019, 245, 810. doi: 10.1016/j.envpol.2018.11.057

    16. [16]

      Morin, J.; Gandolfo, A.; Temime-Roussel, B.; Strekowski, R.; Brochard, G.; Bergé. V.; Gligorovski, S.; Wortham, H. Build. Environ. 2019, 156, 225. doi: 10.1016/j.buildenv.2019.04.031

    17. [17]

      Song, M.; Liu, X.; Zhang, Y.; Shao, M.; Lu, K.; Tan, Q.; Feng, M.; Qu, Y. Atmos. Environ. 2019, 201, 28. doi: 10.1016/j.atmosenv.2018.12.019

    18. [18]

      Kim, K.; Boo, S.; Ahn, H. J. Ind. Eng. Chem. 2009, 15, 92. doi: 10.1016/j.jiec.2008.09.005

    19. [19]

      Zhu, A.; Zhou, Y.; Wang, Y.; Zhu, Q.; Liu, H.; Zhang, Z.; Lu, H. J. Rare Earths 2018, 36, 1272. doi: 10.1016/j.jre.2018.03.032

    20. [20]

      Feng, Z.; Ma, Y.; Natarajan, V.; Zhao, Q.; Ma, X.; Zhan, J. Sens. Actuator B-Chem. 2018, 255, 884. doi: 10.1016/j.snb.2017.08.138

    21. [21]

      Gaálová, J.; Topka, P.; Kaluža, L.; Soukup, K.; Barbier, J. Catal. Today. 2019, 333, 190. doi: 10.1016/j.cattod.2018.04.005

    22. [22]

      Vallejos, S.; Gràcia, I.; Bravo, J.; Figueras, E.; Hubálek, J.; Cané, C. Talanta 2015, 139, 27. doi: 10.1016/j.talanta.2015.02.034

    23. [23]

      Usón, L.; Colmenares, M. G.; Hueso, J. L.; Sebastián, V.; Balas, F.; Arruebo, M.; Santamaría, J. Catal. Today 2014, 227, 179. doi: 10.1016/j.cattod.2013.08.014

    24. [24]

      Mori, M.; Nishimura, H.; Itagaki, Y.; Sadaoka, Y.; Traversa, E. Sens. Actuator B-Chem. 2009, 143, 56. doi: 10.1016/j.snb.2009.09.001

    25. [25]

      李加衡, 敖平, 李小青, 许响生, 徐潇潇, 高翔, 严新焕.物理化学学报, 2015, 31, 173. doi: 10.3866/PKU.WHXB201411131Li, J. H.; Ao, P.; Li, X. Q.; Xu, X. S.; Xu, X. X.; Gao, X.; Yan, X. H. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31, 173. doi: 10.3866/PKU.WHXB201411131

    26. [26]

      Sun, S.; Wang, Y.; Wang, L. N.; Guo, T.; Yuan, X.; Zhang, D.; Xue, Z.; Zhou, X.; Lu, X. J. Alloy. Compd. 2019, 793, 635. doi: 10.1016/j.jallcom.2019.04.212

    27. [27]

      Peng, C.; Pan, N.; Qian, Z.; Wei, X.; Shao, G. Talanta 2017, 175, 114. doi: 10.1016/j.talanta.2017.06.005

    28. [28]

      Takahashi, S.; Todoroki, N.; Myochi, R.; Nagao, T.; Taguchi, N.; Ioroi, T.; Feiten, F. E.; Wakisaka, Y.; Asakura, K.; Sekizawa, O.; et al. J. Electroanal. Chem. 2019, 842, 1. doi: 10.1016/j.jelechem.2019.04.053

    29. [29]

      Lewis, L. N.; Krafft, T. A.; Huffman, J. C. Inorg. Chem. 1992, 31, 3555. doi: 10.1021/ic00043a014

    30. [30]

      Kristian, N.; Wang, X. Electrochem. Commun. 2008, 10, 12. doi: 10.1016/j.elecom.2007.10.011

    31. [31]

      Grzelczak, M.; Pérez-Juste, J.; Rodríguez-González, B.; Liz-Marzán, L. M. J. Mater. Chem. 2006, 16, 3946. doi: 10.1039/b606887a

    32. [32]

      Liao, M.; Li, W.; Xi, X.; Luo, C.; Gui, S.; Jiang, C.; Mai, Z.; Chen, B. H. J. Electroanal. Chem. 2017, 791, 124. doi: 10.1016/j.jelechem.2017.03.024

    33. [33]

      Cao, R.; Xia, T.; Zhu, R.; Liu, Z.; Guo, J.; Chang, G.; Zhang, Z.; Liu, X.; He, Y. Appl. Surf. Sci. 2018, 433, 840. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.10.104

    34. [34]

      Nishita, M.; Park, S. Y.; Nishio, T.; Kamizaki, K.; Wang, Z.; Tamada, K.; Takumi, T.; Hashimoto, R.; Otani, H.; Pazour, G. J.; et al. Sci. Rep. 2017, 7, 1306. doi: 10.1038/s41598-016-0028-x

    35. [35]

      Guo, S.; Li, J.; Dong, S.; Wang, E. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 15337. doi: 10.1021/jp104942d

    36. [36]

      Yang, H.; Deng, J.; Liu, Y.; Xie, S.; Wu, Z.; Dai, H. J. Mol. Catal. A-Chem. 2016, 414, 9. doi: 10.1016/j.molcata.2015.12.010

    37. [37]

      Pei, W.; Liu, Y.; Deng, J.; Zhang, K.; Hou, Z.; Zhao, X.; Dai, H. Appl. Catal. B-Environ. 2019, 256, 117814. doi: 10.1016/j.apcatb.2019.117814

    38. [38]

      He, G.; Song, Y.; Liu, K.; Walter, A.; Chen, S.; Chen, S. ACS Catal. 2013, 3, 831. doi: 10.1021/cs400114s

    39. [39]

      Zhang, X.; Li, Z.; Zhao, J.; Cui, Y.; Tan, B.; Wang, J.; Zhang, C.; He, G. Korean J. Chem. Eng. 2017, 34, 1. doi: 10.1007/s11814-017-0092-3

    40. [40]

      Lefèvre, G.; Duc, M.; Lepeut, P.; Caplain, R.; Fédoroff, M. Langmuir 2002, 18, 7530. doi: 10.1021/la025651i

    41. [41]

      Meng, T.; Wang, L.; Jia, H.; Gong, T.; Feng, Y.; Li, R.; Wang, H.; Zhang, Y. J. Colloid Interface Sci. 2019, 536, 424. doi: 10.1016/j.jcis.2018.10.076

    42. [42]

      Cao, Z.; Bu, J.; Zhong, Z.; Sun, C.; Zhang, Q.; Wang, J.; Chen, S.; Xie, X. Appl. Catal. A-Gen. 2019, 578, 105. doi: 10.1016/j.apcata.2019.04.006

    43. [43]

      Chenakin, S.; Kruse, N. J. Catal. 2018, 358, 224. doi: 10.1016/j.jcat.2017.12.010

    44. [44]

      Figueiredo, N. M.; Carvalho, N. J. M.; Cavaleiro, A. Appl. Surf. Sci. 2011, 257, 5793. doi: 10.1016/j.apsusc.2011.01.104

    45. [45]

      Nartova, A. V.; Gharachorlou, A.; Bukhtiyarov, A. V.; Kvon, R. I.; Bukhtiyarov, V. I. Appl. Surf. Sci. 2017, 401, 341. doi: 10.1016/j.apsusc.2016.12.179

    46. [46]

      Smirnov, M. Y.; Kalinkin, A. V.; Vovk, E. I.; Simonov, P. A.; Gerasimov, E. Y.; Sorokin, A. M.; Bukhtiyarov, V. I. Appl. Surf. Sci. 2018, 428, 972. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.09.205

    47. [47]

      Ousmane, M.; Liotta, L. F.; Carlo, G. D.; Pantaleo, G.; Venezia, A. M.; Deganello, G.; Retailleau, L.; Boreave, A.; Giroir-Fendler, A. Appl. Catal. B-Environ. 2011, 101, 629. doi: 10.1016/j.apcatb.2010.11.004

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  25
  • 文章访问数:  1782
  • HTML全文浏览量:  488
文章相关
  • 发布日期:  2020-08-15
  • 收稿日期:  2019-07-19
  • 接受日期:  2019-09-09
  • 修回日期:  2019-08-27
  • 网络出版日期:  2019-09-09
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