形貌依賴的氧化亞銅納米晶表面物理化學(xué)和催化性能.pdf

1、在原子分子層次理解催化劑表面結(jié)構(gòu)與其催化反應(yīng)性能之間的關(guān)系，對(duì)設(shè)計(jì)和開發(fā)高效催化劑具有重要的指導(dǎo)意義。以結(jié)構(gòu)均一規(guī)整材料為模型催化劑開展表面結(jié)構(gòu)-催化性能關(guān)系和催化反應(yīng)機(jī)理研究是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的主要途徑。傳統(tǒng)模型催化劑體系局限于單晶和單晶薄膜。近期納米合成技術(shù)的快速發(fā)展使得結(jié)構(gòu)均一規(guī)整的納米晶材料的可控制備成為可能，提供了接近真實(shí)催化劑的新型模型催化劑體系來開展表面結(jié)構(gòu)-催化性能關(guān)系和催化反應(yīng)機(jī)理。
　　 本論文基于上述的研究思路

2、，合成了形貌均一的暴露(100)面的立方體Cu2O納米晶、暴露(111)面的八面體Cu2O納米晶、。暴露(110)面的菱形十二面體Cu2O納米晶、暴露(100)面和(111)面的截角八面體Cu2O納米晶和暴露(110)面和(111)面的截邊八面體Cu2O納米晶，以上述Cu2O納米晶為模型催化劑，系統(tǒng)地研究了其晶面依賴的表面物理化學(xué)和催化性能：
　　 (1)研究了Cu2O納米晶在醋酸和氨水溶液中的化學(xué)腐蝕過程，發(fā)現(xiàn)Cu2O納米晶暴

3、露晶面的Cu-O鍵長決定了其穩(wěn)定性：鍵長越短((100)＜(111)＜(110))，穩(wěn)定性越高((100)＞(111)＞(110))；在氨水溶液腐蝕過程中生成的Cu(OH)2和CuO納米結(jié)構(gòu)的成核和生長過程也與Cu2O納米晶暴露晶面的表面Cu:O計(jì)量比相關(guān)。
　　 (2)發(fā)展控制氧化的方法選擇性去除Cu2O納米晶表面吸附保護(hù)劑，并研究了保護(hù)劑對(duì)Cu2O納米晶的還原和催化性能的影響，發(fā)現(xiàn)保護(hù)劑對(duì)還原性能的影響同時(shí)依賴于保護(hù)劑的類型

4、和還原氣體的類型。PVP保護(hù)劑能夠促進(jìn)H2還原Cu2O納米晶Cu2O納米晶催化CO氧化反應(yīng)活性，表觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果表明PVP的存在主要是提高催化反應(yīng)的指前因子。
　　 (3)研究了不同形貌的清潔Cu2O納米晶催化丙烯空氣氧化的反應(yīng)性能，發(fā)現(xiàn)晶面控制的催化反應(yīng)活性和選擇性：暴露具有配位不飽和Cu(I)離子的(111)晶面的納米八面體表現(xiàn)出最高反應(yīng)活性和最高的丙烯醛選擇性；暴露(110)晶面的納米十二面體表現(xiàn)出最高的環(huán)氧丙烷選擇