Citation: Baofang Jin, Yuechang Wei, Zhen Zhao, Jian Liu, Guiyuan Jiang, Aijun Duan. Effects of Au-Ce strong interactions on catalytic activity of Au/CeO2/3DOM Al2O3 catalyst for soot combustion under loose contact conditions[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2016, 37(6): 923-933. doi: 10.1016/S1872-2067(15)61094-4
松散接触下Au-Ce强相互作用对Au/CeO2/3DOM Al2O3催化剂催化柴油炭烟燃烧活性的影响
炭烟颗粒物催化燃烧反应是典型的固 (炭烟颗粒)-固 (催化剂)-气 (O2) 多相催化反应. 三维有序大孔氧化物 (3DOM) 具有大孔径和内部贯通的孔道结构, 能有效提高炭烟颗粒与催化活性中心的接触性能. 同时, 纳米 Au 颗粒在大孔氧化物表面的负载可有效提高催化剂本征活性, 但纳米 Au 颗粒催化剂热稳定性较差. CeO2 具有较好的储放氧性能, 可与贵金属活性组分发生相互作用, 从而提高贵金属纳米颗粒的分散度和稳定性. 因此, 本文从柴油炭烟颗粒物催化燃烧反应本质出发, 设计制备了高炭烟燃烧催化活性的 3DOM 氧化物担载 Au 基催化剂, 研究了 Au 与 CeO2 强相互作用对炭烟燃烧活性的影响.
采用胶体晶体模板法制备 3DOM Al2O3 载体, 由微孔膜氨沉淀法制备 CeO2/3DOM Al2O3 催化剂, 以还原-沉积法制备 Au/3DOM Al2O3 和 Au/CeO2/3DOM Al2O3 催化剂, 并利用扫描电镜、N2 物理吸附-脱附、X 射线衍射、透射电镜、紫外漫反射光谱、H2 程序升温还原和 X 射线光电子能谱等手段对催化剂形貌、比表面积、物理化学性质和氧化还原性进行了表征. 结果表明, 在 CeO2/3DOM Al2O3 中, Al3+可进入到氧化铈晶格内, 形成 Al-Ce-O 固溶体, 产生氧空位, 这有利于氧物种转移. 此外, Au/CeO2/3DOM Al2O3 催化剂中 Au 和 CeO2 之间的强相互作用能增加 Au 纳米颗粒表面活性氧物种数量, 从而促进柴油炭烟燃烧反应. 纳米颗粒 Au 的担载使得催化柴油炭烟燃烧的起燃温度明显降低, 其中 Au/CeO2/3DOM Al2O3 催化剂表现出最高的催化活性, T10, T50 和 T90 分别为 273, 364 和 412 oC.
English
Effects of Au-Ce strong interactions on catalytic activity of Au/CeO2/3DOM Al2O3 catalyst for soot combustion under loose contact conditions
-
-
[1] M. Ousmane, L. F. Liotta, G. Di Carlo, G. Pantaleo, A. M. Venezia, G. Deganello, L. Retailleau, A. Boreave, A. Giroir-Fendler, Appl. Catal. B, 2011, 101, 629-637.
-
[2] R. Meyer, C. Lemire, S. K. Shaikhutdinov, H. J. Freund, Gold Bull., 2004, 37, 72-124.
-
[3] B. Hammer, J. K. Norskov, Nature, 1995, 376, 238-240.
-
[4] R. Zanella, S. Giorgio, C. H. Shin, C. R. Henry, C. Louis, J. Catal., 2004, 222, 357-367.
-
[5] M. M. Schubert, S. Hackenberg, A. C. van Veen, M. Muhler, V. Plzak, R. J. Behm, J. Catal., 2001, 197, 113-122.
-
[6] M. Haruta, T. Kobayashi, H. Sano, N. Yamada, Chem. Lett., 1987, 16, 405-408.
-
[7] D. Cameron, R. Holliday, D. Thompson, J. Power Sources, 2003, 118, 298-303.
-
[8] M. M. Maye, N. N. Kariuki, J. Luo, L. Han, P. Njoki, L. Y. Wang, Y. Lin, H. R. Naslund, C. J. Zhong, Gold Bull., 2004, 37, 217-223.
-
[9] M. B. Cortie, A. I. Maaroof, G. B. Smith, Gold Bull., 2005, 38, 14-22.
-
[10] M. Meng, Y. B. Tu, T. Ding, Z. S. Sun, L. J. Zhang, Int. J. Hydrogen. Energy, 2011, 36, 9139-9150.
-
[11] K. Mallick, M. S. Scurrell, Appl. Catal. A, 2003, 253, 527-536.
-
[12] C. X. Qi, S. D. Zhu, H. J. Su, H. Lin, R. G. Guan, Appl. Catal. B, 2013, 138-139, 104-112.
-
[13] M. S. Chen, D. W. Goodman, Acc. Chem. Res., 2006, 39, 739-746.
-
[14] S. Ivanova, C. Petit, V. Pitchon, Catal. Today, 2006, 113, 182-186.
-
[15] Q. Fu, A. Weber, M. Flytzani-Stephanopolous, Catal. Lett., 2001, 77, 87-95.
-
[16] S. Scirè, S. Minicò, C. Crisafulli, C. Satriano, A. Pistone, Appl. Catal. B, 2003, 40, 43-49.
-
[17] A. Ueda, M. Haruta, Gold Bull., 1999, 32, 3-11.
-
[18] S. H. Xie, J. G. Deng, S. M. Zang, H. G. Yang, G. S. Guo, H. Arandiyan, H. X. Dai, J. Catal., 2015, 322, 38-48.
-
[19] X. Z. Yang, Y. N. Shen, L. L. Bao, H. Y. Zhu, Z. F. Yuan, React. Kinet. Catal. Lett., 2008, 93, 19-24.
-
[20] S. M. Sun, W. L. Chu, W. S. Yang, Chin. J. Catal., 2009, 30, 685-689.
-
[21] Y. C. Wei, J. Liu, Z. Zhao, Y. S. Chen, C. M. Xu, A. J. Duan, G. Y. Jiang, H. He, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 2326-2329.
-
[22] Y. C. Wei, Z. Zhao, X. H. Yu, B. F. Jin, J. Liu, C. M. Xu, A. J. Duan, G. Y. Jiang, S. H. Ma, Catal. Sci. Technol., 2013, 3, 2958-2970.
-
[23] Y. C. Wei, J. Liu, Z. Zhao, A. J. Duan, G. Y. Jiang, J. Catal., 2012, 287, 13-29.
-
[24] K. Qian, S. S. Lv, X. Y. Xiao, H. X. Sun, J. Q. Lu, M. F. Luo, W. X. Huang, J. Mol. Catal. A, 2009, 306, 40-47.
-
[25] Z. L. Zhang, D. Han, S. J. Wei, Y. X. Zhang, J. Catal., 2010, 276, 16-23.
-
[26] J. F. Xu, J. Liu, Z. Zhao, C. M. Xu, J. X. Zheng, A. J. Duan, G. Y. Jiang, J. Catal., 2011, 282, 1-12.
-
[27] H. F. Li, G. Z. Lu, Y. Q. Wang, Y. Guo, Y. L. Guo, Catal. Commun., 2010, 11, 946-950.
-
[28] Y. Liu, C. Wen, Y. Guo, G. Z. Lu, Y. Q. Wang, J. Phys. Chem. C, 2010, 114, 9889-9897.
-
[29] D. Andreeva, R. Nedyalkova, L. Ilieva, M. V. Abrashev, Appl. Catal. B, 2004, 52, 157-165.
-
[30] L. Ilieva, G. Pantaleo, I. Ivanov, A. M. Venezia, D. Andreeva, Appl. Catal. B, 2006, 65, 101-109.
-
[31] A. Trovarelli, Catal. Rev.-Sci. Eng., 1996, 38, 439-520.
-
[32] Y. C. Wei, J. Liu, Z. Zhao, C. M. Xu, A. J. Duan, G. Y. Jiang, Appl. Catal. A, 2013, 432, 250-261.
-
[33] Y. Liu, B. C. Liu, Q. Wang, C. Y. Li, W. T. Hu, Y. X. Liu, P. Jing, W. Z. Zhao, J. Zhang, J. Catal., 2012, 296, 65-76.
-
[34] J. Zhang, Y. Jin, C. Y. Li, Y. N. Shen, L. Han, Z. X. Hu, X. W. Di, Z. L. Liu, Appl. Catal. B, 2009, 91, 11-20.
-
[35] J. P. A. Neeft, M. Makkee, J. A. Moulijn, Chem. Eng. J., 1996, 64, 295-302.
-
[36] S. J. Jelles, B. A. A. L. van Setten, M. Makkee, J. A. Moulijn, Appl. Catal. B, 1999, 21, 35-49.
-
[37] M. Nolan, J. Phys. Chem. C, 2011, 115, 6671-6681.
-
[38] F. A. Silva, D. S. Martinez, J. A. C. Ruiz, L. V. Mattos, C. E. Hori, F. B. Noronha, Appl. Catal. A, 2008, 335, 145-152.
-
[39] S. T. Aruna, N. S. Kini, S. Shetty, K. S. Rajam, Mater. Chem. Phys., 2010, 119, 485-489.
-
[40] D. Andreeva, R. Nedyalkova, L. Ilieva, M. V. Abrashev, Appl. Catal. B, 2004, 52, 157-165.
-
[41] F. Galindo-Hernandez, J. A. Wang, R. Gomez, X. Bokhimi, L. Lartundo, A. Mantilla, J. Photochem. Photobiol. A, 2012, 243, 23-29.
-
[42] G. Z. Zhang, Z. Zhao, J. F. Xu, J. X. Zheng, J. Liu, G. Y. Jiang, A. J. Duan, H. He, Appl. Catal. B, 2011, 107, 302-315.
-
[43] Y. X. Liu, H. X. Dai, J. G. Deng, S. H. Xie, H. G. Yang, W. Tan, W. Han, Y. Jiang, G. S. Guo, J. Catal., 2014, 309, 408-418.
-
[44] X. Y. Liu, P. J. Guo, B. Wang, Z. Jiang, Y. Pei, K. N. Fan, M. H. Qiao, J. Catal., 2013, 300, 152-162.
-
[45] L. H. Chang, N. Sasirekha, Y. W. Chen, W. J. Wang, Ind. Eng. Chem. Res., 2006, 45, 4927-4935.
-
[46] J. Gurgul, M. T. Rinke, I. Schellenberg, R. Pottgen, Solid State Sci., 2013, 17, 122-127.
-
[47] M. A. Centeno, M. Paulis, M. Montes, J. A. Odriozola, Appl. Catal. A, 2002, 234, 65-78.
-
[48] X. H. Yu, Z. Zhao, Y. C. Wei, J. Liu, J. M. Li, A. J. Duan, G. Y. Jiang, Chin. J. Catal., 2015, 36, 1957-1967.
-
[49] Q. Y. Chen, N. Li, M. F. Luo, J. Q. Lu, Appl. Catal B, 2012, 127, 159-166.
-
[50] D. N. Nhiem, L. M. Dai, N. D. Van, D. T. Lim, Ceram. Int., 2013, 39, 3381-3385.
-
[51] A. Bueno-Lopez, Appl. Catal. B, 2014, 146, 1-11.
-
-
扫一扫看文章
计量
- PDF下载量: 0
- 文章访问数: 685
- HTML全文浏览量: 126

下载: