編號(hào)：CYYJ02095
篇名：二氧化鈦負(fù)載金催化劑:界面效應(yīng)
作者：邵斌 趙雯寧 苗樹(shù) 黃家輝 王麗麗 李杲 申文杰
關(guān)鍵詞： 金納米粒子 二氧化鈦 穩(wěn)定性 界面 CO氧化
機(jī)構(gòu)： 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)
摘要： 自從發(fā)現(xiàn)TiO2負(fù)載金納米粒子對(duì)CO氧化具有催化活性以來(lái),人們努力探索Au/TiO2催化劑上催化活性位點(diǎn)的化學(xué)本質(zhì).大量研究表明,Au/TiO2催化反應(yīng)的活性位點(diǎn)位于金顆粒-TiO2載體界面處,催化劑活性通常與界面周長(zhǎng)成正比.因此,無(wú)論是金顆粒的大小還是二氧化鈦表面的化學(xué)性質(zhì)都決定著Au-TiO2界面結(jié)構(gòu)和催化活性,即Au顆粒和二氧化鈦表面之間的電子結(jié)構(gòu)和幾何相互作用.商用P25是銳鈦礦相和金紅石相以80/20比例混合的二氧化鈦,通常用于負(fù)載金納米粒子.然而,由于P25表面的多樣性和復(fù)雜性,很難直接區(qū)分界面的原子精細(xì)結(jié)構(gòu),給研究載體表面結(jié)構(gòu)對(duì)催化性能的影響帶了一定困難.設(shè)計(jì)特定形貌TiO2(合成暴露特定晶面的TiO2),形成均勻的Au-TiO2界面成為研究該課題的突破口.目前,隨著納米材料設(shè)計(jì)的日漸成熟,氧化物形貌甚至晶面的可控合成已經(jīng)實(shí)現(xiàn).最近原位透射電鏡發(fā)現(xiàn),與TiO2{101}相比金顆粒與TiO2{001}具有更強(qiáng)的相互作用.氧氣在773 K焙燒,負(fù)載在TiO2{101}的Au粒子通過(guò)Ostwald熟化和粒子的遷移聚結(jié)而燒結(jié)成大顆粒;反之,負(fù)載在TiO2{001}上的Au粒子則非常穩(wěn)定.這主要?dú)w結(jié)于Au粒子在TiO2{001}上的吸附能比在TiO2{101}上高很多.Au與TiO2{001}的強(qiáng)相互作用可以促進(jìn)電子從Au納米粒子到吸附的O2上的轉(zhuǎn)移,從而有利于氧離解和提高CO氧化活性.本文采用水熱法合成選擇性暴露TiO2{001}和TiO2{101}的銳鈦礦TiO2:暴露TiO2{001}比例84%的納米片(TiO2-S)和19%的紡錘體(TiO2-P),然后分別負(fù)載上2nm左右的Au溶膠顆粒并在623 K空氣下進(jìn)行燒結(jié).通過(guò)X射線光電子能譜(XPS),高分辨透射電鏡(HRTEM/STEM)等表征手段研究了Au納米粒子的尺寸分布、電子結(jié)構(gòu)以及原子結(jié)構(gòu).XPS結(jié)果表明,Au物種為金屬態(tài)Au0顆粒.對(duì)Au粒子尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)在TiO2{001}上的Au粒子尺寸大小無(wú)明顯變化(2.2nm),而在TiO2{101}上的Au粒子尺寸由2.2nm長(zhǎng)到3.1nm.結(jié)果
