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铂纳米晶晶面效应对甘油氧化反应催化性能的影响

        甘油在多相催化剂上的选择性氧化已被证明是制造乳酸、甘油醛(GLYD)、甘油酸(GLYA)、二羟基丙酮(DHA)等含氧产品的有效途径,可用于化工、医药等行业。工业上采用含铂催化剂,以O2为氧化剂,在非碱水溶液中生产这些具有附加值的化工产品,既环保又方便,但在非碱水溶液中,铂粒子的催化活性位点易受反应产物的毒害,导致目标产物收率低。因此,如何设计一种催化活性高、产物选择性强、对甘油氧化稳定性高的催化剂仍是一个挑战。研究表明,调整金属纳米晶体的暴露面可以调节催化性能。
       在近期一篇发表在《Journal of Catalysis》的论文中,内蒙古大学化学与化工学院及内蒙古大学碳资源分子催化转化与利用工程技术研究中心采取了一些措施深入了解晶面结构与催化性能之间的关系,首先以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂合成了纳米晶粒范围可控的立方体铂纳米晶、四面体铂纳米晶和球形铂纳米晶,通过溶胶固化法将铂纳米晶负载到碳纳米管(CNTs)上,避免了尺寸效应;其次,溶胶固化方法保证了铂纳米晶与载体之间不存在强的金属-载体相互作用;第三,为消除载体效应,分别采用了碳纳米管(CNTs)和CeO2两种载体;第四,为了避免表面活性剂的影响,该研究先使用相同的表面活性剂PVP,然后将其去除,制备了三种形状的纳米晶体。
       该研究最大限度地避免了催化剂的尺寸效应、载体效应、表面活性剂效应以及金属载体间的相互作用,研究发现由Pt(1 0 0)面包围的负载的Pt纳米立方体比由Pt(1 1 1)面包围的Pt纳米四面体的催化剂具有更高的催化活性和对甘油的有氧氧化稳定性,此外,Pt(1 0 0)也可以防止产品吸附引起的失活,为新型氧化催化剂的设计提供了有价值的信息。(来源:QYIM & AMSC YQ NIU编报)

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