调整催化活性位点的电子和分子结构,使用泰坦亚纳米配体进行调整
Elizabeth I Ross-Medgaarden1, Israel E Wachs, William V Knowles
1Operando Molecular Spectroscopy and Catalysis Laboratory, Department of Chemical Engineering, Lehigh University, Bethlehem, Pennsylvania 18015, USA.
Journal of the American Chemical Society
|December 24, 2008
概括
这项研究表明,泰坦亚纳米联体如何调整支持的氧化瓦纳 (VOx) 和氧化 (WOx) 催化场所的电子结构和反应性. 较小的titania域增强了酸度,同时降低了氧还原活性.
科学领域:
- 不同质的催化剂.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面化学 表面化学
背景情况:
- 支金属氧化物是各种化学转换中的关键催化剂.
- 了解支纳米结构和活性位点属性之间的相互作用是催化剂设计的关键.
- 泰坦 (TiO2) 支持的催化剂提供可调节的电子特性.
研究的目的:
- 为了合成和表征TiO2/SiO2,支持具有不同TiO2负载的催化剂.
- 将表面的氧化瓦纳 (VOx) 氧化还原点和氧化 (WOx) 酸点固定在这些支上.
- 为了研究泰坦亚纳米配体大小对固定VOx和WOx站点电子结构和催化活性的影响.
主要方法:
- 合成支持的TiO2/SiO2催化剂,含有1-60%的TiO2.2.
- 表面VOx和WOx站点的固定.
- 使用传输电子显微镜 (TEM),现场拉曼和UV-vis光谱学进行物理表征.
- 通过现场甲醇-红外线 (CH3OH-IR),温度编程表面反应 (CH3OH-TPSR) 和稳定状态甲醇脱水进行化学探测.
主要成果:
- 表面的VOx场所表现出氧化还原特性,而WOx场所表现出酸性特征.
- VOx和WOx位点的催化活性对titania纳米配体的电子移位很敏感.
- 由于反向电子要求,降低域大小 (<10 nm) 会增加酸性活性,降低氧化还原活性.
结论:
- 这项研究系统地表明,氧化物纳米连接体可以调整表面金属氧化物活性部位的电子结构和反应性.
- 泰坦亚纳米联体的大小是控制支持VOx和WOx催化剂的氧化还原和酸性质之间的平衡的关键因素.
- 这为设计高度选择性的异质催化剂提供了一种新的方法.
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