高分散貴金屬催化劑在化工過程中有著廣泛的應(yīng)用,如何通過制備方法的調(diào)控實(shí)現(xiàn)貴金屬的高分散一直是該領(lǐng)域挑戰(zhàn)性課題之一。中科院大連化學(xué)物理研究所張濤研究員和王曉東研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于高分散金屬催化劑的研究與開發(fā),近期在高分散銥(Ir)催化劑的研發(fā)中取得重要進(jìn)展,制備的新型氫氧化鐵負(fù)載銥(Ir)催化劑在CO氧化和富H
2氣氛下CO選擇氧化中表現(xiàn)出與金催化劑相當(dāng)?shù)拇呋钚?。初步研究結(jié)果表明該制備方法可以進(jìn)一步拓展到其它Pt族貴金屬催化劑的制備,具有通用性。有關(guān)最新的研究結(jié)果已于日前以通訊形式在線發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed.上(
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201106702/abstract)。
工業(yè)上氫氣主要來源于烴類重整,所獲得的氫源中含有微量CO。當(dāng)用作燃料電池原料氣時(shí),微量CO會(huì)嚴(yán)重毒化燃料電池的電極催化劑(Pt催化劑),降低燃料電池工作效率。富氫氣氛下CO選擇氧化(PROX)是消除微量CO最有效的方法之一。目前的PROX催化劑主要有負(fù)載Au催化劑。張濤研究組則致力于Pt基和Ir基PROX催化劑的開發(fā)及反應(yīng)機(jī)理研究
(J. Catal. 2008, 255, 144;J. Phys. Chem. C 2010, 114, 8533; Ind. Eng. Chem. Res. 2011, 50, 758; Chem. Eng. J. 2011, 168, 822; Nat. Chem. 2011, 3, 634),不僅開發(fā)了單原子鉑基高分散催化劑和新型銥基催化劑,而且還對(duì)這類催化劑上PROX反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了深入研究。前期研究發(fā)現(xiàn)載體中摻入氧化鐵物種可以大大提高催化劑活化氧氣的能力從而提高催化劑活性。在此認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上,本研究采用特殊的氫氧化鐵載體提供活性氧或提高催化劑活化氧能力,成功制備了亞納米尺度(<1nm)高分散的Ir基催化劑,通過吸附量熱與原位紅外表征證明氫氧化鐵載體在提高催化劑活化氧的能力中具有顯著作用。與標(biāo)準(zhǔn)Au/Fe
2O
3催化劑(目前公認(rèn)的CO氧化高活性催化劑)相比,該催化劑不僅具有相當(dāng)?shù)幕钚裕ㄊ覝谻O全轉(zhuǎn)化),而且具有更寬的CO全轉(zhuǎn)化溫度窗口(20—60 C),為高活性PROX催化劑的研制與應(yīng)用提供了新的思路和選擇。