第五章金属氧化物催化剂
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金属氧化物催化剂及其催化作用金属氧化物催化剂通常为复合氧化物(complex oxides),即多组分的氧化物。
如V O -MoO , TiO -V 2O 5-P 2O 5,V 2O 5-MoO 3-Al 2O 3。
组分中至少有一个组分是过渡金属氧化物。
组分与组分之间可能相互作用,作用的情况因条件而异。
复合氧化物系通常是多相共存,如MoO 3-Al 2O 3,就有α-、β-、复杂,有固溶体、有杂多酸、有混晶等。
就催化作用与功能来说,有的组分是主催化剂,有的组分为助催化剂或者是载体。
金属氧化物催化作用机制-1z半导体的能带结构z催化中重要的是非化学计量的半导体,有n型和p型两大类。
非计量的化合物ZnO是典型的n型半导体(存在自由电子而产生导电行为)。
NiO是典型的p型半导体,由于缺正离子造成非计量性,形成氧离子空穴,温度升高时,此空穴变成自由空穴,可在固体表面迁移,成为NiO导电的来源。
z Fermi能级E f是表征半导体性质的一个重要物理量,可以衡量固体中电子逸出的难易,它与电子的逸出功∅直接相关。
∅是将一个电子从固体内部拉到外部变成自由电子所需的能量,此能量用以克服电子的平均位能,Fermi能级E就是这种平均位能。
fz对于给定的晶格结构,Fermi能级E f的位置对于其催化活性具有重O分解催化反应。
要意义。
如Nxz XPS研究固体催化剂中元素能级变化金属氧化物催化作用机制-2z氧化物表面的M=O键性质与催化活性的关联z晶格氧(O=)的催化作用:对于金属氧化物催化剂表面发生氧化反应时,作为氧化剂的氧存在吸附氧与晶格氧两种形态。
晶格氧由于氧化物结构产生。
选择性氧化(Selective Oxidation)是固体氧化物催化剂应用主要方向之一。
在选择性氧化中,存在典型的还原-氧化催化循环(Redox mechanism))。
这里晶格氧直接参与了选择性氧化反应。
z根据众多的复合氧化物催化氧化可以概括出:1 选择性氧化涉及有效的晶格氧;2 无选择性完全氧化反应,吸附氧和晶格氧都参加了反应;3 对于有两种不同阳离子参与的复合氧化物催化剂,一种阳离子M+承担对烃分子的活化与氧化功能,它们再氧化靠晶格氧O=;另一种金属氧化物阳离子处于还原态,承担接受气相氧。
金属氧化物光催化剂
金属氧化物光催化剂是一种利用光能催化化学反应的材料,其主要成分是金属氧化物。
金属氧化物光催化剂具有高效、环保、可再生等优点,因此在环境净化、能源转化、药物合成等领域具有重要应用价值。
金属氧化物光催化剂的原理是利用光子激发金属氧化物表面的
电子,从而使得金属氧化物表面产生氧化还原反应,从而催化化学反应的进行。
常见的金属氧化物光催化剂包括二氧化钛、二氧化锌、氧化铁等。
二氧化钛是目前应用最广泛的金属氧化物光催化剂,具有良好的光催化活性、稳定性和可控性。
二氧化钛光催化剂主要应用于废水处理、空气净化、太阳能转化等领域。
除了二氧化钛,其他金属氧化物光催化剂也在不断研究和应用中。
例如,氧化铁光催化剂在制备高价铁基催化剂、有机废水处理等方面具有潜在的应用价值。
总之,金属氧化物光催化剂在环境净化、能源转化、药物合成等领域具有广泛的应用前景。
未来随着技术的不断发展,金属氧化物光催化剂的应用领域将会不断拓展。
- 1 -。
oer催化剂的材料OER(Oxygen Evolution Reaction)催化剂是一类能够促进氧气发生析出反应的材料,广泛应用于能源转换和储存领域。
本文将介绍几种常见的OER催化剂材料及其特点。
一、金属氧化物催化剂金属氧化物催化剂是OER领域中最常见的一类材料。
其中,铁氧化物(Fe2O3)具有良好的OER催化活性和稳定性。
研究表明,Fe2O3可以通过调控晶体结构、表面氧化态和晶格缺陷等来提高其催化活性。
此外,钴氧化物(Co3O4)和锰氧化物(MnOx)等金属氧化物也被广泛应用于OER催化剂的研究中。
二、过渡金属催化剂过渡金属催化剂具有良好的OER催化活性和电化学稳定性。
其中,钴基催化剂是目前应用最广泛的一类过渡金属催化剂。
钴基催化剂具有较低的催化活化能和较高的电子传导性能,能够有效促进OER 反应的进行。
此外,铁基催化剂、镍基催化剂和锰基催化剂等也具有一定的催化活性,正在得到广泛研究和应用。
三、双金属催化剂双金属催化剂是一种将两种不同金属组合而成的材料。
研究表明,双金属催化剂相比于单金属催化剂具有更高的催化活性和稳定性。
例如,钴铁双金属催化剂能够实现低电位下高效的OER反应,具有重要的应用潜力。
此外,镍铁、镍钴、铁锰等双金属催化剂也被广泛研究和开发。
四、碳基催化剂碳基催化剂是一类以碳材料为基底的催化剂。
研究表明,碳基催化剂具有良好的催化活性和电化学稳定性,并且能够实现可控的催化活化能。
其中,碳纳米管、石墨烯和碳纤维等碳材料被广泛研究和应用于OER催化剂领域。
此外,功能化的碳材料也被设计和合成用于提高催化活性和稳定性。
五、有机物催化剂有机物催化剂是一类以有机物分子为基础的催化剂。
相比于传统的无机催化剂,有机物催化剂具有较高的催化活性和选择性。
研究表明,有机物催化剂能够通过调控分子结构和功能基团等来实现高效的OER催化效果。
例如,有机物催化剂可以通过调整分子结构中的共轭体系和电子云密度等来提高催化活性。