MOF作模板制备多孔Au/Cu x O催化剂及其CO氧化性能
发布时间：2021-01-04 13:26
采用MOF材料作模板,通过在Cu-BTC材料表面预先负载贵金属Au再热解的方法,成功制备了具有正八面体结构的新型多孔Au/CuxO负载型催化剂。通过降低热解环境中的O2浓度,调节氧化时间,实现了Au/Cu-BTC氧化产物组分的调节,分别制得了Au/Cu2O、Au/Cu2O-Cu O、Au/CuO复合催化材料。将其用于CO催化氧化,发现所有Au/CuxO催化剂都表现出比Cu-BTC和Au/Cu-BTC更优异的催化性能,其中由于拥有较高的比表面积、Cu2O含量以及更好的Au的分散性,Au/Cu2O的CO氧化活性最佳,180℃即能实现CO的完全转化。
【文章来源】：化工学报. 2016年06期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
Cu-BTC和Au/Cu-BTC的FESEM图
1Cu-BTC和Au/Cu-BTC材料形貌与结构表征由FESEM图和XRD图对比（图1、图2）可以发现，采用本文的配方可以制备得到具有正八面体规则形貌的Cu-BTC材料。沉积沉淀法进行Au担载后，Cu-BTC的结构和形貌不受影响，仍然保持完整的正八面体结构，但与标准XRD谱图对比却很难发现Au衍射特征峰的存在，这一方面是因为本文中Au的担载量较低（质量分数0.5%），另一方面可能是由于沉积沉淀法担载的Au纳米颗粒尺寸较小[19]，导致其特征衍射峰无法被辨识或检图1Cu-BTC和Au/Cu-BTC的FESEM图Fig.1FESEMimagesofCu-BTCandAu/Cu-BTC图2Cu-BTC和Au/Cu-BTC的XRD谱图Fig.2XRDpatternofsamples测。通过对比担载前后的FESEM图可以发现，相比于原先Cu-BTC光滑的表面，负载后Cu-BTC的表面明显增加了许多纳米颗粒，这也预示了Au担载的成功。2.2Au/CuxO复合材料表征结构分析2.2.1氧化条件对产物的影响将MOFs放入氧化环境中进行热处理即可获得金属氧化物，文献中通常都采用空气氧化法[14,18,20]，由于空气中氧气含量较高，反应剧烈，一方面不利于对氧化产物的组分进行调控，另一方面剧烈的反应不利于MOFs结构的稳定。因此本文通过降低氧气浓度，采用O2体积分数为2%的O2/He混合气进行Cu-BTC的氧化。通过产物XRD谱图（图3）的对比可以发现，通过控制氧化时间可以有效调节产物的组分，氧化1h后产物以Cu2O为主，氧化3h得到Cu2O/CuO复合材料，当反应延长至6h产物变为CuO。值得注意的是，Au/Cu-BTC产物中无法探测到的Au的特征峰，在氧化产物中清晰可见，而且随着反应时间的延长，相对峰强度也越来越强，如Au在2θ=44.3°处的特征峰，在1h的氧化产物中还并不明显（图3），但随着反应的时间延长，特征峰强度明显增加（图3），这可
从κ奔涞?延长，相对峰强度也越来越强，如Au在2θ=44.3°处的特征峰，在1h的氧化产物中还并不明显（图3），但随着反应的时间延长，特征峰强度明显增加（图3），这可能是由于Au颗粒在受热条件下逐渐发生了团聚所致。由此可见，通过Au/Cu-BTC氧化环境和氧化时间的控制可以分别制得Au/Cu2O、Au/Cu2O-CuO、Au/CuO负载型催化材料。通过FESEM对氧化产物的形貌进行表征，如图4所示，氧化产物继承了Cu-BTC材料的正八面体结构。随着反应时间的延长，正八面体的结构会发生一定的收缩和扭曲，但整体还是呈现正八面体图3Au/CuxO的XRD谱图Fig.3XRDpatternofAu/CuxOsamples
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属有机骨架材料在CO2/CH4吸附分离中的研究进展[J]. 张所瀛,刘红,刘朋飞,吴培培,杨祝红,阳庆元,陆小华. 化工学报. 2014(05)
[2]活化温度对CuBTC催化CO氧化反应性能的影响（英文）[J]. 邱文革,王昱,李传强,展宗城,訾学红,张桂臻,王锐,何洪. 催化学报. 2012(06)
[3]金属-有机骨架材料的计算化学研究[J]. 阳庆元,刘大欢,仲崇立. 化工学报. 2009(04)
本文编号：2956843
【文章来源】：化工学报. 2016年06期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
Cu-BTC和Au/Cu-BTC的FESEM图
1Cu-BTC和Au/Cu-BTC材料形貌与结构表征由FESEM图和XRD图对比（图1、图2）可以发现，采用本文的配方可以制备得到具有正八面体规则形貌的Cu-BTC材料。沉积沉淀法进行Au担载后，Cu-BTC的结构和形貌不受影响，仍然保持完整的正八面体结构，但与标准XRD谱图对比却很难发现Au衍射特征峰的存在，这一方面是因为本文中Au的担载量较低（质量分数0.5%），另一方面可能是由于沉积沉淀法担载的Au纳米颗粒尺寸较小[19]，导致其特征衍射峰无法被辨识或检图1Cu-BTC和Au/Cu-BTC的FESEM图Fig.1FESEMimagesofCu-BTCandAu/Cu-BTC图2Cu-BTC和Au/Cu-BTC的XRD谱图Fig.2XRDpatternofsamples测。通过对比担载前后的FESEM图可以发现，相比于原先Cu-BTC光滑的表面，负载后Cu-BTC的表面明显增加了许多纳米颗粒，这也预示了Au担载的成功。2.2Au/CuxO复合材料表征结构分析2.2.1氧化条件对产物的影响将MOFs放入氧化环境中进行热处理即可获得金属氧化物，文献中通常都采用空气氧化法[14,18,20]，由于空气中氧气含量较高，反应剧烈，一方面不利于对氧化产物的组分进行调控，另一方面剧烈的反应不利于MOFs结构的稳定。因此本文通过降低氧气浓度，采用O2体积分数为2%的O2/He混合气进行Cu-BTC的氧化。通过产物XRD谱图（图3）的对比可以发现，通过控制氧化时间可以有效调节产物的组分，氧化1h后产物以Cu2O为主，氧化3h得到Cu2O/CuO复合材料，当反应延长至6h产物变为CuO。值得注意的是，Au/Cu-BTC产物中无法探测到的Au的特征峰，在氧化产物中清晰可见，而且随着反应时间的延长，相对峰强度也越来越强，如Au在2θ=44.3°处的特征峰，在1h的氧化产物中还并不明显（图3），但随着反应的时间延长，特征峰强度明显增加（图3），这可
从κ奔涞?延长，相对峰强度也越来越强，如Au在2θ=44.3°处的特征峰，在1h的氧化产物中还并不明显（图3），但随着反应的时间延长，特征峰强度明显增加（图3），这可能是由于Au颗粒在受热条件下逐渐发生了团聚所致。由此可见，通过Au/Cu-BTC氧化环境和氧化时间的控制可以分别制得Au/Cu2O、Au/Cu2O-CuO、Au/CuO负载型催化材料。通过FESEM对氧化产物的形貌进行表征，如图4所示，氧化产物继承了Cu-BTC材料的正八面体结构。随着反应时间的延长，正八面体的结构会发生一定的收缩和扭曲，但整体还是呈现正八面体图3Au/CuxO的XRD谱图Fig.3XRDpatternofAu/CuxOsamples
【参考文献】：
期刊论文
[1]金属有机骨架材料在CO2/CH4吸附分离中的研究进展[J]. 张所瀛,刘红,刘朋飞,吴培培,杨祝红,阳庆元,陆小华. 化工学报. 2014(05)
[2]活化温度对CuBTC催化CO氧化反应性能的影响（英文）[J]. 邱文革,王昱,李传强,展宗城,訾学红,张桂臻,王锐,何洪. 催化学报. 2012(06)
[3]金属-有机骨架材料的计算化学研究[J]. 阳庆元,刘大欢,仲崇立. 化工学报. 2009(04)
本文编号：2956843
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