何圣超
,
费兆阳
,
李雷
,
孙博
,
冯新振
,
季伟捷
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(12)60716-5
采用简便的“先核后壳”和“先壳后核”途径制备了M@SiO2 (M=Ag,Au,Pt)核壳结构.采用“先核后壳”途径时,金属内核可以控制在6-9 nm,粒径分布均匀,SiO2壳层织构可调.该途径制备过程简便,无需高速离心分离,可有效节约制备成本.由该途径制得的Au@mSiO2中纳米Au的热稳定性高,经550℃空气焙烧后仍能保持高的CO氧化性能(T100=235℃).由“先壳后核”途径制得的核壳结构内核金属粒子也可以控制在＜ 10nm,粒径分布均匀,且SiO2壳层孔隙率可以预调,即使在液相中也可有效消除对硝基苯酚反应物分子的扩散限制,并于室温下将其还原为对氨基苯酚.两种途径所得的核壳结构均呈高单分散态.使用含有不同有机官能团的硅源可对介孔SiO2壳层进行进一步改性,拓展应用领域,因而具有很好的潜在应用前景.
关键词:
核壳结构
,
银
,
金
,
铂
,
纳米粒子
,
二氧化硅
,
一氧化碳氧化
,
对硝基酚还原
朱数金
,
刘粟侥
,
张怀科
,
吕恩静
,
任杰
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60133-9
以Beta分子筛为硅源通过水热合成法合成了SAPO-11/Beta复合分子筛，采用X射线衍射、N2物理吸脱附、扫描电镜、透视电镜-能谱分析、固体核磁及吡啶红外等方法对单分子筛、复合分子筛和机械混合分子筛的物化性质进行了表征。以正十二烷为模型化合物，在固定床反应器上考察了铂负载型分子筛催化剂的异构化性能。结果表明，复合分子筛的物理化学性质明显不同于单分子筛和机械混合分子筛，其呈现核壳结构， SAPO-11和Beta间存在化学作用，使得复合分子筛具有适宜的B酸分布。在正十二烷异构化反应中，复合分子筛催化剂的异构化性能优于单分子筛催化剂和机械混合分子筛催化剂，多支链异构体收率高。
关键词:
SAPO-11
,
Beta分子筛
,
复合分子筛
,
核壳结构
,
协同作用
,
临氢异构化反应
,
多支链异构体
龙向东
,
孙鹏
,
李泽龙
,
郎睿
,
夏春谷
,
李福伟
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60934-2
γ-戊内酯广泛应用于食品添加剂、燃料添加剂、溶剂、汽油、柴油以及多种化工中间体的合成,由于其上游原料乙酰丙酸是重要的生物质基平台化合物已实现了工业化生产,因此发展其高效、可循环使用的催化合成新体系是近年来生物质催化转化的研究热点之一.目前使用的多相催化剂体系主要是浸渍法制备的负载型金属纳米颗粒催化剂,活性金属主要有Ru, Pd, Pt, Au, Cu, Ni等.由于乙酰丙酸制备γ-戊内酯反应是一个酸性的含水体系,在高温、高压条件下,使用浸渍法得到的催化剂特别是非贵金属催化剂容易发生活性金属的聚集、流失,从而使得催化剂重复使用的效果不佳.从非贵金属替代贵金属和提高催化剂稳定性这两点入手,本论文以水滑石为合成催化剂的单一前驱体,将非贵金属(Cu, Ni, Fe, Co)掺入到水滑石的结构骨架中,通过直接氢气焙烧还原制得了高负载量的负载型金属纳米颗粒多相催化剂.将制得的催化剂应用于乙酰丙酸加氢反应,其催化活性顺序为： Co>Ni>Cu>Fe.制备出了5种不同Co/Al比的Co基催化剂,其中4Co/Al2O3催化剂在H2(5 MPa)、180 oC条件下,显示出了类似贵金属钌催化剂的活性和选择性,乙酰丙酸在3 h内完全转化,γ-戊内酯的选择性高达99%.为了进一步了解催化剂的结构与其活性和稳定性之间的关系,我们采用X射线粉末衍射仪(XRD),氢气程序升温还原(H2-TPR), X射线光电子能谱(XPS),透射电子显微镜(TEM)等表征手段研究了催化剂的形貌和结构. TEM结果表明,以水滑石为前驱体制备的Co催化剂中负载的Co纳米颗粒的平均粒径在25–30 nm,而用浸渍法制备的相同负载量的Co催化剂的Co纳米颗粒粒径大于150 nm.相应的催化反应结果表明,前者的催化活性要远好于后者.水滑石前驱体的H2-TPR实验结果表明,随着Co/Al比增加,其还原峰向低温方向位移.这是由于Al含量的减少,导致金属Co离子周围键合的Al离子数量减少,从而使得Co与Al之间的作用力减弱, Co更加容易被还原.表现在还原温度上,即为还原温度降低,说明了Co纳米颗粒与载体之间具有一种强相互作用.结合TEM测试结果,正是这种强相互作用限制了Co纳米颗粒的长大,使其要远小于用浸渍法制得的Co纳米颗粒. HRTEM测试结果显示在4Co/Al2O3催化剂结构中, Co金属纳米颗粒与载体Al2O3之间存在一种核壳结构的关系, Co纳米颗粒被包埋于载体Al2O3中形成核壳结构.这种结构同样也保证了活性金属与载体之间较强的相互作用,有效地避免Co纳米颗粒在强水热、酸性条件下的聚集和流失,从而使该催化剂在循环使用四次时仍能保持优异的活性和选择性.我们进一步研究了该核壳结构形成的原因.发现催化剂在制备过程中如果先用空气高温焙烧,再用氢气还原,得到的催化剂中则没有明显的核壳结构,且Co纳米颗粒粒径在55 nm左右.相应的催化反应结果也要差于直接氢气焙烧还原得到的4Co/Al2O3催化剂.这也从侧面说明了以水滑石为前驱体制备负载型金属纳米颗粒催化剂时,其原位的限制效应在控制金属纳米颗粒的大小、稳定性方面的优越性.此外,由于该Co催化剂具有磁性特征,很容易通过磁性回收实现催化剂与反应液的分离,大大简化了催化剂的回收及产物分离过程.
关键词:
生物质转化
,
乙酰丙酸
,
γ-戊内酯
,
稳定碱金属催化剂
,
核壳结构
,
钴
刘树和
,
英哲
,
王作明
,
李峰
,
白朔
,
闻雷
,
成会明
新型炭材料
通过化学气相沉积的方法,以乙炔为碳源,天然石墨球为原料,采用不同流化床CVD工艺和不同的反应时间,制备出具有光滑表面或颗粒状热解炭包覆层的核-壳构型改性天然石墨球.改性天然石墨球的核体是具有高度有序石墨结构的天然石墨,而壳体是无序结构的热解炭.与天然石墨球相比,具有核-壳结构的改性天然石墨球的首次库仑效率和循环性能都得到显著改善.尤其是具有颗粒状热解炭包覆层的改性石墨具有优异的循环性能,在41次循环后其放电容量仍为首次容量的84%,这一改善归因于表面沉积的颗粒状热解炭有效地降低了改性天然石墨颗粒之间的接触电阻和增加了接触面积.
关键词:
流化床化学气相沉积
,
核-壳结构
,
热解炭
,
改性天然石墨
,
锂离子二次电池
李芳菲
,
吕伟
,
牛树章
,
李宝华
新型炭材料
doi:10.1016/S1872-5805(14)60140-2
利用石墨烯作为新型的阻挡层，设计并制备出具有核壳结构的石墨烯包覆多孔炭/硫复合材料，抑制锂硫电池中的“穿梭效应”，以提高正极材料的循环性能。该结构利用多孔炭材料作为储存硫的载体，而石墨烯作为阻挡层可以限制充放电过程中形成的多硫化物向体相电解液中的扩散，从而实现对正极材料的容量和循环性能的提高。此外，提出一种简便的组装方法来实现石墨烯在多孔炭/硫复合材料表面的包覆。利用氧化石墨烯在液相还原过程中官能团的去除来降低亲水性，从而使其自发地包覆在不亲水的多孔炭/硫复合材料表面，形成石墨烯包覆的核壳结构。
关键词:
锂硫电池
,
核壳结构
,
还原氧化石墨烯
,
炭硫复合
吴惠
,
彭焘
,
寇宗魁
,
张建
,
程坤
,
何大平
,
潘牧
,
木士春
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(14)60211-4
采用氯化法制备石墨烯-无定型碳复合材料(GNS@a-C)，并用作质子交换膜燃料电池(PEMFC)氧还原反应Pt催化剂的载体.结果显示，所制Pt/GNS@a-C催化剂与传统商业催化剂Pt/C相比，有较好的活性和较高的稳定性：质量活性(0.121 A/mg)几乎是Pt/C (0.064 A/mg)的两倍.更重要的是，该新型催化剂加速4000圈后其电化学活性面积保留了最初的51%，与Pt/C的33%相比，前者有更好的电化学稳定性，显示它在PEMFC中将具有较好的应用潜力.
关键词:
低温燃料电池
,
载体
,
核壳结构
,
氧还原反应
栾丹
,
刘桂霞
,
王进贤
,
董相廷
,
于文生
复合材料学报
采用简单的液相法在室温下制备了均匀球形的Ag-SiO2-CeF3 ∶Tb3+核-壳结构纳米复合发光粒子,并对其结构和性能进行了表征.测试结果表明:Ag-SiO2表面包覆上了结晶良好的六方晶系的CeF3∶Tb3+.Ag-SiO2-CeF3∶Tb3+纳米复合粒子为球形,尺寸约为45～60 nm,该纳米复合粒子与CeF3∶Tb3+一样具有良好的特征绿光发射,均以544 nm附近的Tb3+的5D4→7F5跃迁为最强发射峰,内核贵金属Ag纳米粒子对CeF3∶Tb3+发光起到了一定的猝灭作用.Ag-SiO2-CeF3∶Tb3+复合材料在生物检测、疾病治疗方面具有潜在的应用.
关键词:
Ag
,
CeF3∶Tb3+
,
核-壳结构
,
纳米粒子
,
荧光性
