對(duì)于界面敏感反應(yīng)的多相催化體系,金屬與載體間強(qiáng)相互作用（SMSI）對(duì)催化活性和選擇性具有重要影響,例如水煤氣變換反應(yīng)（WGSR:CO+H2O（?）CO2+H2;△H0=-41.2 kJ mol-1）。該反應(yīng)主要用于生產(chǎn)高純度的H2和消除燃料電池原料氣流中殘留的CO,防止Pt電極中毒,在工業(yè)制氫和燃料電池中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。因此,發(fā)展新型高效的低溫水煤氣變換反應(yīng)（LT-WGSR）催化劑引起了研究者的廣泛關(guān)注。近年來,氧化物負(fù)載的 Cu 基催化劑（如 Cu/CeO2,Cu/SiO2,Cu/ZnO 和 Cu/TiO2）在 LT-WGSR中顯示出巨大的應(yīng)用潛力;相關(guān)研究表明,金屬氧化物的界面位點(diǎn)是WGSR的主要活性位點(diǎn)。然而,如何有效調(diào)控SMSI從而提升Cu基催化劑的本征活性、揭示SMSI的界面協(xié)同催化機(jī)制等關(guān)鍵科學(xué)問題,仍然面臨挑戰(zhàn)。本論文基于水滑石（LDHs）前體材料獨(dú)特的性質(zhì)（層板金屬離子高度分散、層板元素種類和比例可調(diào)）,通過精細(xì)調(diào)控CuZnTi-LDHs前體的化學(xué)組成以及結(jié)構(gòu)拓?fù)滢D(zhuǎn)變過程,制備了一種新型SMSI強(qiáng)度可調(diào)的LT-WGSR催化劑（Cu/ZnTi-MMO）,實(shí)現(xiàn)了催化活性... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－４反式Ｃｅ０２／Ｃｕ在催化ＷＧＳ反應(yīng)中的作用；Ｃｅ０２－Ｃｕ界面在反式Ｃｅ０２／Ｃｕ催化劑上催化??ＷＧＳ反應(yīng)中的作用［７２］

Ｃｕ顆粒上，作者認(rèn)為Ｃｕ的電子結(jié)??構(gòu)受到改變，對(duì)反應(yīng)中間體的吸附得到增強(qiáng)，從而催化劑的活性大幅提升。Ｓｅｂａｓｔｉａｎ??Ｋｕｌｄ［８３＾人結(jié)合ＸＰＳ、Ｈ２－ＴＰＤ、Ｎ２０－ＲＦＣ等手段為金屬Ｚｎ原子嵌入Ｃｕ顆粒表面提??供了確鑿的證據(jù)，在原位實(shí)驗(yàn)中隨著Ｈ２分壓的增加，Ｚｎ俄歇峰的金屬Ｚｎ特征增強(qiáng)。??實(shí)驗(yàn)證明，在Ｃｕ表面存在Ｚｎ原子可以提高Ｃｕ表面的活性，同時(shí)理論計(jì)算也證明了??這一點(diǎn)。除了在Ｃｕ／ＺｎＯ體系，ＳＭＳＩ還被發(fā)現(xiàn)于Ｃｕ／Ｃｅ０２、Ｃｕ／Ｆｅ２〇３等不同體系中。??如圖１－５所示，２０１９年申文杰團(tuán)隊(duì)通過球差校正的掃描透射電鏡（ＨＡＤＦＦ－ＳＴＥＭ）首次??觀察到Ｃｕ／Ｃｅ０２的界面結(jié)構(gòu)，并結(jié)合原位紅外手段證實(shí)Ｃｕ＋－ＯｆＣｅ３＋結(jié)構(gòu)，為ＷＧＳ??反應(yīng)的活性中心，該活性結(jié)構(gòu)來源于Ｃｕ與載體Ｃｅ０２之間存在的強(qiáng)金屬載體間相互作??用（ＳＭＳＩ）［８４］。ＨａｎＹｉｆａｎ課題組采用多種原位表征、穩(wěn)態(tài)ＷＧＳ反應(yīng)、密度泛函理論??（ＤＦＴ）等方法研宄了?Ｃｕ／Ｆｅ２０３模型催化劑，首次直接觀察到了?Ｃｕ與ＦｅＯ，之間的強(qiáng)??金屬載體相互作用；催化劑結(jié)構(gòu)表征證實(shí)，受到還原的ＦｅＯ，覆蓋層遷移到金屬Ｃｕ顆??粒上，在界面上形成了?Ｃｕ－ＦｅＯ，結(jié)構(gòu)；Ｃｕ與ＦｅＯ，的協(xié)同作用不僅穩(wěn)定了?Ｃｕ團(tuán)簇，??而且為ＣＯ吸附、Ｈ２０解離和ＷＧＳＲ提供了新的催化活性中心ＳＭＳＩ理論被廣泛??應(yīng)用于設(shè)計(jì)多相催化劑，這也為構(gòu)筑新型高活性Ｃｕ基催化劑提供了新的方向。??Ｉ?Ａ??ｍｍ￣??圖１－５?Ｃｕ－４７３催化劑中負(fù)載于Ｃｅ〇２上的Ｃｕ團(tuán)簇［８４］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５．?Ｃｕ?ｃｌｕｓｔｅｒｓ?ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ?ｏｎ?Ｃｅ〇

?第一章緒論???￡！？＃■■■■．??圖１４水煤氣變換反應(yīng)ＡｕＡｘ－ＭｏＣ催化劑結(jié)構(gòu)圖［１７］。??Ｆｉｇｕｒｅ?１－６．?Ｔｈｅ?ｃａｔａｌｙｓｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ａｕ／ａ－ＭｏＣ?ｆｏｒ?ｗａｔｅｒ?ｇａｓ?ｓｈｉｆｔ?ｒｅａｃｔｉｏｎ＾１７１．??綜上所述，ＳＭＳＩ在ＷＧＳＲ催化領(lǐng)域的應(yīng)用己經(jīng)展示了巨大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，通過調(diào)??控催化體系幾何和電子效應(yīng)，構(gòu)建更加適合的界面活性位結(jié)構(gòu)，為如何設(shè)計(jì)具有高性??能的ＬＴ－ＷＧＳＲ提供了強(qiáng)大的理論指導(dǎo)。盡管研宄者對(duì)ＳＭＳＩ效應(yīng)己經(jīng)取得了豐碩的??成果，但針對(duì)ＳＭＳＩ的原理和催化機(jī)制還有待進(jìn)一步揭示，主要存在以下幾個(gè)方面：??（１）傳統(tǒng)的ＳＭＳＩ型催化體系，一般需要較為苛刻的預(yù)處理?xiàng)l件（如高溫、Ｈ２），從??而容易引發(fā)金屬組分團(tuán)聚，損害催化活性；（２）?ＳＭＳＩ效應(yīng)并非越強(qiáng)越好，太強(qiáng)會(huì)導(dǎo)??致金屬顆粒被完全包覆；缺乏精細(xì)調(diào)控ＳＭＳＩ強(qiáng)度的能力，達(dá)不到科學(xué)運(yùn)用的要求；??（３）對(duì)于ＳＭＳＩ型催化劑參與的反應(yīng)，對(duì)其活性位點(diǎn)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)制的認(rèn)識(shí)不明確。??這些問題的存在嚴(yán)重影響高效ＷＧＳＲ金屬催化劑的設(shè)計(jì)，值得我們深入探宄。??１．５本論文研究?jī)?nèi)容、目的及意義??１．５．１研究?jī)?nèi)容??近年來，隨著燃料電池的廣泛應(yīng)用，水煤氣變換反應(yīng)（ＷＧＳＲ）受到了研宄者們??越來越多的關(guān)注。通過ＷＧＳＲ可以去除富氫氣氛下的Ｃ０，有效防止Ｐｔ電極被毒化。??發(fā)展具有高效催化性能的ＷＧＳＲ催化劑成為了研宄熱點(diǎn)。負(fù)載型Ｃｕ基催化劑（如??Ｃｕ／Ｃｅ０２，Ｃｕ／Ｓｉ〇２，Ｃｕ／ＺｎＯ和Ｃｕ／Ｔｉ０２）在ＬＴ－ＷＧＳＲ中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，據(jù)相關(guān)研??究表明，界面位點(diǎn)是負(fù)載型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3500437