【优秀硕士博士论文】原电池法制备逆向负载型au催化剂

原电池法制备逆向负载型Au催化剂,博士生：高占昆学号：2011311013指导教师：徐柏庆 教授,内容提要,选题背景及意义研究思路、内容及可行性分析拟解决的关键问题项目特色与创新点预期研究成果经费安排,选题背景及意义,有机化合物的选择性氧化是化学工业中重要的过程以CO氧化为探针反应研究催化剂催化氧化内在机理，进而为设计高活性、高选择性催化剂提供理论基础负载型Au催化剂在低温下对一些特定的催化氧化反应具有高活性、高选择性近年，纳米科技的发展为设计、调控具备新型结构的催化剂提供了大量技术基础,负载型Au催化剂催化CO氧化,J.T. Yates et al., Science, 333 (2011)736-739D. Widmann et al., Angew. Chem. Int. Ed., 50 (2011) 10241-10245Y. Kuwauchi et al., Angew. Chem. Int. Ed., 51 (2012)7729-7733N. Ta et al., J Am Chem Soc, 134(2012) 20585-20588,研究思路,CO氧化活性位被认为存在于Au颗粒与载体氧化物边界处,扩大Au颗粒与载体氧化物边界增加单位质量Au上活性位数目,将第二金属（Fe、Cu、Ag等）通过“反”原电池置换及后续氧化定向负载在Au颗粒上,通过改变置换及氧化条件控制氧化物负载位置、Au颗粒与氧化物边界长度,达到调控Au催化剂活性的目的,研究内容,制备参数（pH值、金属盐前驱体浓度、具有不同配体的金属盐前驱体、温度）对制备逆向负载型Au催化剂的影响规律研究上述催化剂的物化性质（氧化物表面酸碱性，Au颗粒与氧化物不同相互作用等）与其催化特性（CO氧化、丙三醇选择性氧化、肉桂醛选择性加氢）的关系确立制备条件催化剂结构催化性能之间 的关系,可行性分析,实验室早期工作：制备不同尺寸单分散Au纳米颗粒文献1成功以所谓“反”原电池效应制备出Ag负载在Au纳米颗粒上的合金结构文献2成功在Pd颗粒特定位置上以原电池置换法将Au定向置换在角处，可控合成具有特定边界长度的合金结构。FT-IR、质谱仪、热重分析仪、N2吸脱附分析仪、化学吸附仪、TEM,1、Wu Z. K., Angew. 2012(51):29342、Haruta M. et al., Nat. Mater. 2011(11):49,拟解决的关键问题,探究纳米尺度特定金属(Au与Ag、Fe、Cu)间置换反应发生条件；可控合成具有特定负载位置、特定边界长度的纳米合金，进而合成逆向负载型Au催化剂调控氧化物类型和边界长度、以及Au颗粒尺寸，寻找催化不同氧化反应最佳配比（氧化物与Au颗粒）条件，以期为负载型Au催化剂催化有机物部分氧化提供理论支持,项目特色与创新点,以“反”原电池效应制备具有高活性高选择性潜力的逆向负载型Au催化剂；将该类结构从模型催化剂拓展到真实催化剂中排除边界变化干扰的基础上、阐明Au颗粒尺寸在负载型Au催化剂中的意义；基于氧化物（不同类型、边界长度）和Au颗粒（尺寸）对不同氧化反应所具有的搭配，探究其普遍规律，为针对不同反应来设计催化剂结构提供理论支撑和实验参数,预期研究成果,阐明负载型Au催化剂对一些具有重要应用背景的模型反应的催化作用规律认识涉及到Au催化作用本质的载体氧化物组成、Au粒径、Au氧化状态等催化剂特性与其反应性能关系为设计对有机物部分氧化反应具有高活性、高选择性的负载型Au