Preparation of Reduced Pt-Based Catalysts with High Dispersion and Their Catalytic Performances for NO Oxidation

Xinmei Ding Yanli Liang Hailong Zhang Ming Zhao Jianli Wang Yaoqiang Chen

Citation:  Xinmei Ding, Yanli Liang, Hailong Zhang, Ming Zhao, Jianli Wang, Yaoqiang Chen. Preparation of Reduced Pt-Based Catalysts with High Dispersion and Their Catalytic Performances for NO Oxidation[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2022, 38(4): 200500. doi: 10.3866/PKU.WHXB202005009 shu

高分散还原态Pt基催化剂的制备及其NO氧化的催化性能

    通讯作者: 赵明, zhaoming@scu.edu.cn
    王健礼, wangjianli@scu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 21972098

摘要: Pt0被认为是NO氧化的活性物种,而催化剂的制备方法对活性物种的含量起着决定性作用。本文采用非惰性气氛保护的改性醇还原-浸渍法(MARI)合成了高分散高Pt0含量的1% (w, 质量分数) Pt/SiO2-Al2O3催化剂(MA-Pt/SA)。X射线粉末衍射(XRD)、CO-漫反射傅里叶变换红外吸收光谱(CO-DRIFTS)和透射电镜(TEM)表征证实在550 ℃焙烧3 h后催化剂的Pt颗粒仅有3.8 nm。同时,X射线光电子能谱(XPS)和H2-程序升温还原(H2-TPR)结果表明催化剂具有高Pt0含量(60.3%)。模拟柴油车尾气气氛进行活性测试,并与传统浸渍法制备的1% (w) Pt/SiO2-Al2O3催化剂(C-Pt/SA)对比,结果显示MA-Pt/SA具有优异的催化氧化性能,其NO最大转化率高达74%,比C-Pt/SA的NO转化率高了23%。经670 ℃高温老化15 h后,老化的MA-Pt/SA的NO转化率仍然高达69%。此外NO + O2共吸附原位漫反射傅里叶变换红外吸收光谱(in situ DRIFTS of NO + O2 co-adsorption)表明高的Pt分散度和高Pt0含量能够促进中间物种桥式硝酸盐的生成及分解,进而导致了优异的NO氧化活性。最后,利用同样方法将Pt的负载量降低至0.5% (w)制备催化剂,NO转化率仍达64%。这种制备方法能够获得低贵金属高性能的Pt基催化剂。

English

    1. [1]

      Russell, A.; Epling, W. S. Catal. Rev. 2011, 53, 337. doi: 10.1080/01614940.2011.596429

    2. [2]

      Johnson, T.; Joshi, A. SAE Int. Eng. 2018, 11, 1307. doi: 10.4271/2018-01-0329

    3. [3]

      Koebel, M.; Elsener, M.; Kleemann, M. Catal. Today 2000, 59, 335. doi: 10.1016/S0920-5861(00)00299-6

    4. [4]

      Madia, G.; Koebel, M.; Elsener, M.; Wokaun, A. Ind. Eng. Chem. Res. 2002, 41, 3512. doi: 10.1021/ie0200555

    5. [5]

      Andersson, J.; Antonsson, M.; Eurenius, L.; Olsson, E. Appl. Catal. B 2007, 72, 71. doi: 10.1016/j.apcatb.2006.10.011

    6. [6]

      Winkler, A.; Ferri, D.; Aguirre, M. Appl. Catal. B 2009, 93, 177. doi: 10.1016/j.apcatb.2009.09.027

    7. [7]

      Liang, Y.; Ding, X.; Zhao, M.; Wang, J.; Chen, Y. Appl. Surf. Sci. 2018, 443, 336. doi: 10.1016/j.apsusc.2018.03.032

    8. [8]

      Després, J.; Elsener, M.; Koebel, M.; Kröcher, O.; Schnyder, B.; Wokaun, A. Appl. Catal. B 2004, 50, 73. doi: 10.1016/j.apcatb.2003.12.020

    9. [9]

      Wang, H. F.; Guo, Y. L.; Lu, G.; Hu, P. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 18746. doi: 10.1021/jp904371f

    10. [10]

      Teranishi, T.; Hosoe, M.; Tanaka, T.; Miyake, M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3818. doi: 10.1021/jp983478m

    11. [11]

      Wang, X.; Sonström, P.; Arndt, D.; Stöver, J.; Zielasek, V.; Borchert, H.; Thiel, K.; Al-Shamery, K.; Bäumer, M. J. Catal. 2011, 278, 143. doi: 10.1016/j.jcat.2010.11.020

    12. [12]

      Xiong, Y.; Washio, I.; Chen, J.; Cai, H.; Li, Z. Y.; Xia, Y. Langmuir 2006, 22, 8563. doi: 10.1021/la061323x

    13. [13]

      Moon, S. Y.; Naik, B.; Jung, C. H.; Qadir, K.; Park, J. Y. Catal. Today 2016, 265, 245. doi: 10.1016/j.cattod.2015.08.036

    14. [14]

      Rioux, R. M.; Song, H.; Hoefelmeyer, J. D.; Yang, P.; Somorjai, G. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2192. doi: 10.1021/jp048867x

    15. [15]

      Song, H.; Kim, F.; Connor, S.; Somorjai, G. A.; Yang, P. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 188. doi: 10.1021/jp0464775

    16. [16]

      Yuan, W.; Ren, J.; Kai, D.; Gui, L.; Tang, Y. Chem. Mater. 2000, 12, 1622. doi: 10.1021/cm0000853

    17. [17]

      Zhao, S.; Liang, H.; Zhou, Y. Catal. Commun. 2007, 8, 1305. doi: 10.1016/j.catcom.2006.11.033

    18. [18]

      Du, Y. K.; Yang, P.; Mou, Z. G.; Hua, N. P.; Jiang, L. Appl. Polym. Sci. 2006, 99, 23. doi: 10.1002/app.21886

    19. [19]

      Zawadzki, M.; Okal, J. Mater. Res. Bull. 2008, 43, 3111. doi: 10.1016/j.materresbull.2007.11.006

    20. [20]

      Krier, J. M.; Michalak, W. D.; Cai, X.; Carl, L.; Komvopoulos, K.; Somorjai, G. A. Nano Lett. 2015, 15, 39. doi: 10.1021/nl502566b

    21. [21]

      Susut, C.; Chen, D. J.; Sun, S. G.; Tong, Y. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 7467. doi: 10.1039/C1CP20164F

    22. [22]

      Koo, I. G.; Lee, M. S.; Shim, J. H.; Ahn, J. H.; Lee, W. M. J. Mater. Chem. 2005, 15, 4125. doi: 10.1039/B508420B

    23. [23]

      Tu, W.; Liu, H. J. Mater. Chem. 2000, 10, 2207. doi: 10.1039/B002232M

    24. [24]

      Tian, Z. Q.; Jiang, S. P.; Liu, Z.; Li, L. Electrochem. Commun. 2007, 9, 1613. doi: 10.1016/j.elecom.2007.03.006

    25. [25]

      Lemus, J.; Bedia, J.; Calvo, L.; Simakova, I. L.; Murzin, D. Y.; Etzold, B. J. M.; Rodriguez, J. J.; Gilarranz, M. A. Catal. Sci. Technol. 2016, 6, 5196. doi: 10.1039/C6CY00403B

    26. [26]

      Koczkur, K. M.; Mourdikoudis, S.; Polavarapu, L.; Skrabalak, S. E. Dalton Trans. 2015, 44, 17883. doi: 10.1039/C5DT02964C

    27. [27]

      Luo, M.; Hong, Y.; Yao, W.; Huang, C.; Xu, Q.; Wu, Q. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 2770. doi: 10.1039/C4TA05250A

    28. [28]

      Ruiz-García, C.; Heras, F.; Calvo, L.; Alonso-Morales, N.; Rodriguez, J. J.; Gilarranz, M. A. Appl. Catal. B 2018, 238, 609. doi: 10.1016/j.apcatb.2018.07.054

    29. [29]

      Ma, J.; Sun, H.; Su, F.; Chen, Y.; Tang, Y.; Lu, T.; Zheng, J. Int. J. Hydrog. Energy 2011, 36, 7265. doi: 10.1016/j.ijhydene.2011.02.142

    30. [30]

      Wang, Y.; Ren, J.; Deng, K.; Gui, L.; Tang, Y. Chem. Mater. 2000, 12, 1622. doi: 10.1021/cm0000853

    31. [31]

      Peng, R.; Li, S.; Sun, X.; Ren, Q.; Chen, L.; Fu, M.; Wu, J.; Ye, D. Appl. Catal. B 2018, 220, 462. doi: 10.1016/j.apcatb.2017.07.048

    32. [32]

      Olsson, L.; Persson, H.; Fridell, E.; Skoglundh, M.; Andersson, B. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6895. doi: 10.1021/jp010324p

    33. [33]

      Hauff, K.; Tuttlies, U.; Eigenberger, G.; Nieken, U. Appl. Catal. B 2012, 123-124, 107. doi: 10.1016/j.apcatb.2012.04.008

    34. [34]

      Yu, Q.; Richter, M.; Kong, F.; Li, L.; Wu, G.; Guan, N. Catal. Today 2010, 158, 452. doi: 10.1016/j.cattod.2010.06.031

    35. [35]

      Hatanaka, M.; Takahashi, N.; Takahashi, N.; Tanabe, T.; Nagai, Y.; Suda, A.; Shinjoh, H. J. Catal. 2009, 266, 182. doi: 10.1016/j.jcat.2009.06.005

    36. [36]

      Belopukhov, E. A.; Paukshtis, E. A.; Shkurenok, V. A.; Smolikov, M. D.; Belyi, A. S. Procedia Eng. 2015, 113, 19. doi: 10.1016/j.proeng.2015.07.281

    37. [37]

      Wu, Y.; Wang, D.; Li, Y. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 2112. doi: 10.1039/C3CS60221D

    38. [38]

      Erdemir, D.; Lee, A. Y.; Myerson, A. S. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 621. doi: 10.1021/ar800217x

    39. [39]

      Susut, C.; Nguyen, T. D.; Chapman, G. B.; Tong, Y. Electrochim. Acta 2008, 53, 6135. doi: 10.1016/j.electacta.2007.12.016

    40. [40]

      Borodko, Y.; Humphrey, S. M.; Tilley, T. D.; Frei, H.; Somorjai, G. A. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 6288. doi: 10.1021/jp068742n

    41. [41]

      Hansen, T. W.; Delariva, A. T.; Challa, S. R.; Datye, A. K. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1720. doi: 10.1021/ar3002427

    42. [42]

      Yang, Z.; Li, J.; Zhang, H.; Yang, Y.; Gong, M.; Chen, Y. Catal. Sci. Technol. 2015, 5, 2358. doi: 10.1039/C4CY01384K

    43. [43]

      Liang, Y.; Ou, C.; Hao, Z.; Ding, X.; Ming, Z.; Wang, J.; Chen, Y. Ind. Eng. Chem. Res. 2018, 57, 3887. doi: 10.1021/acs.iecr.7b05316

    44. [44]

      Ji, Y.; Bai, S.; Crocker, M. Appl. Catal. B 2015, 170-171, 283. doi: 10.1016/j.apcatb.2015.01.025

    45. [45]

      Fridell, E.; Persson, H.; Westerberg, B.; Olsson, L.; Skoglundh, M. Catal. Lett. 2000, 66, 71. doi: 10.1023/A:1019074901578

    46. [46]

      Ji, Y.; Toops, T. J.; Graham, U. M.; Jacobs, G.; Crocker, M. Catal. Lett. 2006, 110, 29. doi: 10.1007/s10562-006-0100-4

    47. [47]

      Castoldi, L.; Lietti, L.; Forzatti, P.; Morandi, S.; Ghiotti, G.; Vindigni, F. J. Catal. 2010, 276, 335. doi: 10.1016/j.jcat.2010.09.026

    48. [48]

      Li, L.; Shen, Q.; Cheng, J.; Hao, Z. Catal. Today 2010, 158, 361. doi: 10.1016/j.cattod.2010.04.038

    49. [49]

      Zhang, T.; Li, H.; Yang, Z.; Cao, F.; Li, L.; Chen, H.; Liu, H.; Xiong, K.; Wu, J.; Hong, Z.; et al. Appl. Catal. B 2019, 247, 133. doi: 10.1016/j.apcatb.2019.02.005

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  12
  • 文章访问数:  718
  • HTML全文浏览量:  45
文章相关
  • 发布日期:  2022-04-15
  • 收稿日期:  2020-05-05
  • 接受日期:  2020-06-16
  • 修回日期:  2020-06-03
  • 网络出版日期:  2020-06-19
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章