モデルAl2O3とTiO2をベースにした金ナノ粒子の水ガスシフト触媒のサイズとサポート効果
Mayank Shekhar1, Jun Wang, Wen-Sheng Lee
1School of Chemical Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana 47907, United States.
Journal of the American Chemical Society
|February 10, 2012
まとめ
金ナノ粒子の大きさは,水-ガスシフト反応速度と運動力学に大きな影響を及ぼします. 低調整金鉱跡は最も活発で,水の活性化に不可欠なサポート相互作用が確認されています.
科学分野:
- 異質なカタリシスである.
- ナノ粒子科学とは,ナノ粒子の科学です.
- 表面化学について
背景:
- 水-ガスシフト反応 (WGS) は,水素生成と一酸化炭素除去に不可欠です.
- 金 (Au) 触媒は,金属酸化物で支えられ,WGS反応に有効ですが,粒子の大きさとサポートの役割は完全に理解されていません.
- 効率的なWGS触媒の設計には,触媒の構造,活動,反応機構の関係を理解することが不可欠です.
研究 の 目的:
- 黄金 (Au) 粒子の大きさの影響が,Au/Al ((2) O ((3)),Au/TiO ((2))) 触媒に対する水-ガスシフト (WGS) 反応の活性と運動学に及ぼす影響を調査する.
- 活性部位の性質を特定し,サポートの役割を含む反応機構を明らかにする.
- 触媒性能と触媒構造と表面特性を相関させるため.
主な方法:
- 制御されたAu粒子のサイズを持つAu/Al(2) O(3) とAu/TiO(2) 触媒の合成と特徴付け.
- 送信電子顕微鏡 (TEM) で,Au粒子のサイズ分布と形状を正確に測定する.
- 拡散反射赤外線光譜法 (DRIFTS) とオペラントフーリエ変換赤外線光譜法 (FTIR) は,吸収されたCOと活性部位の性質を研究します.
- 表面的な反応順序と活性化エネルギーを決定するための運動学的研究.
主要な成果:
- WGS反応速度は,Au粒子の大きさによって変化しており,Au/Al(2) O(3) に対してd(-2.2),Au/TiO(2) に対してd(-2.7) であった.
- 低調整のコーナーAUサイトは,周辺サイトよりもはるかに活発な支配的なアクティブサイトとして特定されました.
- Au/Al ((2) O ((3)) 触媒は,Au/TiO ((2)) 触媒と比較して,より高い表面上のH ((2) Oの順序とより低い活性化エネルギーを示し,異なる反応機構を示した.
- オペランド・FTIRは,アクティブなAuサイトの金属性質を確認した.
結論:
- WGS反応におけるAu/Al(2) O(3) とAu/TiO(2) の触媒性能は,Au粒子のサイズと介質の性質に大きく依存しています.
- 低調整のAUサイトは主要なアクティブセンターであり,その活動は支援資料によって影響を受けます.
- Al(2) O(3) サポートは,H(2) O分子活性化に直接参加し,TiO(2) と比較して異なる反応動力学と低い活性化エネルギーにつながります.
さらに関連する動画
12:08Catalytic Reactions at Amine-Stabilized and Ligand-Free Platinum Nanoparticles Supported on Titania During Hydrogenation of Alkenes and Aldehydes
Published on: June 24, 2022
10:52Multiscale Sampling of a Heterogeneous Water/Metal Catalyst Interface using Density Functional Theory and Force-Field Molecular Dynamics
Published on: April 12, 2019
関連する概念動画
Heterogeneous Catalysis
Heterogeneous catalysis involves a catalyst in a different phase from the reactants. It is a process where the catalyst and the reactants are in distinct phases, typically solid and gas or liquid.Most heterogeneous catalysts are metals, metal oxides, or acids. The list includes transition metals like iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), chromium (Cr), manganese (Mn), tungsten (W), silver (Ag), and copper (Cu). These metals possess partially vacant d orbitals that...
Catalysis
The presence of a catalyst affects the rate of a chemical reaction. A catalyst is a substance that can increase the reaction rate without being consumed during the process. A basic comprehension of a catalysts’ role during chemical reactions can be understood from the concept of reaction mechanisms and energy diagrams.
Reduction of Alkenes: Catalytic Hydrogenation
Alkenes undergo reduction by the addition of molecular hydrogen to give alkanes. Because the process generally occurs in the presence of a transition-metal catalyst, the reaction is called catalytic hydrogenation.
Metals like palladium, platinum, and nickel are commonly used in their solid forms — fine powder on an inert surface. As these catalysts remain insoluble in the reaction mixture, they are referred to as heterogeneous catalysts.
The hydrogenation process takes place on the surface of...
Metals like palladium, platinum, and nickel are commonly used in their solid forms — fine powder on an inert surface. As these catalysts remain insoluble in the reaction mixture, they are referred to as heterogeneous catalysts.
The hydrogenation process takes place on the surface of...
