铂钯双金属纳米催化剂的催化活性

铂装饰的PdCo@Pd / C核壳纳米粒子通过氧还原反应增强稳定性和电催化德利王，霍林河L.鑫，宇颖超，王鸿森埃里克·罗斯，大卫·穆勒，和Hector D. Abrun应用与工程物理学院，化学与化学生物学与物理学系，Kavli研究所，康奈尔大学，康奈尔大学纳米科学系纽约14853，美国2010年9月1日收到电子邮件：hda1@摘要：一个简单的方法制备PdCo@ Pd核-壳纳米粒子支持碳基吸附引起的表面偏析效果已经开发。

通过自发的置换反应，用少量的Pt 沉积,这些PdCo@Pd纳米粒子的稳定性和对氧还原反应（ORR）的电催化活性分别提高了。

本文所描述的这种简单的方法是适合于大规模的，成本更低的生产，显着地降低了Pt负载量和成本。

所制备的PdCo@Pd和钯装饰PdCo@Pd纳米催化剂在ORR比Pt / C催化剂有较高的甲醇宽容和有前途的燃料电池应用的阴极催化剂。

成本高，稀缺的铂给燃料电池技术的大规模商业化带来了严重的问题。

最近，Pd基阴极催化剂备受关注，因为钯具有Pt的类似性质（元素周期表的同一组的，相同的晶体结构，以及类似的原子尺寸）。

然而，Pd的成本大约是目前Pt的三分之一，并且是至少50倍，比铂更丰富。

虽然钯催化剂表现出一定的催化活性向氧还原反应（ORR），特别是与其他金属元素的加入，甚至掺杂多，不足的电催化活性和稳定性仍然是燃料电池应用的主要障碍。

然而双金属铂-钯系统可以作为一种替代手段提高氧还原活性的Pd催化剂，这种催化剂Pt负载量要求比较高。

在这里，我们介绍一个简单的制备PdCo@Pd催化剂的方法。

在高温流动H2的环境下制备PdCo@Pd核-壳型碳纳米粒子。

为了增加PdCo@Pd核- 壳纳米催化剂的氧还原开路电位，PdCo@Pd纳米粒子通过用极少量的铂沉积发生自发的位移反应。

此前，一个Pt纳米粒子单层乃先放下铜单层通过欠电位沉积（UPD），然后取代铜与铂单层电位移。

通过该方法可以合成电极催化剂的量是有限的，因为纳米粒子必须被固定在玻碳电极上进行的Cu欠电位沉积。

金属催化剂的制备及催化反应机理研究催化反应是化学的重要分支之一，它能够加速化学反应，减少能量消耗和副反应的产生。

金属催化剂作为催化反应的重要组成部分，已经成为化学领域研究的热点之一，尤其在有机化学、环境保护、新能源等领域发挥了重要作用。

本文将介绍金属催化剂的制备及催化反应机理研究的相关内容，包括金属催化剂的种类、制备方法、催化反应机理及其影响因素等。

一、金属催化剂的种类金属催化剂广泛应用于各种化学反应中，主要分为以下几类：贵金属催化剂、过渡金属催化剂、碱金属催化剂、碱土金属催化剂和离子液体催化剂等。

1. 贵金属催化剂：如铂、钯、铑等，这些金属催化剂具有很高的催化活性和稳定性，但成本较高。

2. 过渡金属催化剂：如铁、镍、钛等，这些金属催化剂具有较高的催化活性，且价格相对便宜。

3. 碱金属催化剂：如钠、钾、锂等，这些金属催化剂主要作用于环氧化反应、酸碱催化等反应中。

4. 碱土金属催化剂：如钙、锶、钡等，这些金属催化剂主要用于酸碱催化、低温氧化等反应中。

5. 离子液体催化剂：离子液体是由离子相组成的液体，一些具有特殊结构的离子液体可以作为催化剂使用。

二、金属催化剂的制备方法金属催化剂的制备方法多种多样，以下列举几种常见方法：1. 沉淀法：将金属盐的水溶液与还原剂混合，可以制得金属沉淀，再通过高温焙烧或还原，得到金属催化剂。

2. 共沉淀法：将两种金属盐的水溶液混合，通过沉淀生成新的复合金属催化剂。

3. 水热法：通过加热水溶液，控制压力和反应时间，可制备出各种纳米金属催化剂。

4. 溶胶-凝胶法：利用溶解性氧化物生成凝胶，再通过退火或焙烧得到纯净的金属催化剂。

三、金属催化剂的催化反应机理金属催化剂的催化反应机理是指金属催化剂参与化学反应的完整过程。

对于不同的金属催化剂，其催化反应机理是不同的。

一般来说，金属催化剂作用于反应物的分子，从而产生化学键的断裂和生成。

催化反应机理的研究可通过反应热力学、反应动力学、中间体的分离和结构分析等方法来进行。

贵金属催化剂催化燃烧挥发性有机物(VOCs)：活性组分、载体性质等的影响讨论背景：挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)是指常温下沸点为50～260 ℃的一系列有机化合物，是重要的大气污染物。

VOCs不仅参加光化学烟雾的形成，还可导致呼吸道和皮肤刺激，甚至诱使机体产生癌变，对环境和人体健康构成了很大威逼。

因此，VOCs处理技术日益受到重视。

已开展应用的VOCs处理技术包括汲取法、吸附法、冷凝法、膜分别法、生化法、低温等离子体法、光催化氧化法、直接燃烧法和催化燃烧法等。

其中，催化燃烧法可以处理中、低浓度的VOCs，在相对较低的温度下实现催化氧化，降低了能耗，削减了二次污染物的排放，目前已成为消退VOCs最重要的技术之一。

催化剂的设计合成是催化燃烧技术的关键。

贵金属因优异的低温催化活性和稳定性而受到讨论者的广泛关注。

贵金属价格昂贵，储量稀缺，为提高其使用效率，通常将贵金属负载到载体上，得到负载型催化剂。

本文讨论了近期贵金属催化剂对VOCs催化燃烧的文献报道，从活性组分、载体两方面对最新的成果进行综述，将为今后催化燃烧VOCs的讨论供应肯定参考。

一摘要催化燃烧技术是目前处理挥发性有机物(VOCs)最有效的技术之一。

在用于催化燃烧VOCs的催化剂中，贵金属因其优异的催化活性而受到众多关注。

从活性组分和载体两方面，对贵金属催化剂催化燃烧VOCs的最新报道进行综述。

目前，催化剂活性组分的讨论重点在于铂、钯、金等单组分贵金属的改性和双组分贵金属的设计合成；对载体的讨论主要涉及酸性、孔结构以及载体与金属的强相互作用。

将来还需进一步提名贵金属催化剂的抗中毒性能。

二活性组分贵金属催化剂通常以Pt、Pd、Au等金属作为活性组分，其中对Pt、Pd的讨论起步较早，对Au的讨论也在近几年内得到了更多关注。

表1总结了近期关于贵金属催化剂的讨论成果。

1.Pt催化剂总体上看，Pt催化剂对苯、甲苯具有较高的催化燃烧活性，在处理含氯VOCs时有更高的CO2选择性，但难以催化氧化乙酸乙酯，且易受CO中毒的影响。

铂钯复合金属催化剂铂钯复合金属催化剂是一种常用于化学反应中的催化剂。

它由铂和钯两种金属元素组成，具有较高的催化活性和选择性，被广泛应用于有机合成、能源转化和环境保护等领域。

本文将从铂钯复合金属催化剂的基本概念、合成方法、催化机理和应用领域等方面进行介绍，并探讨其在未来的发展前景。

铂钯复合金属催化剂是一种由铂和钯两种金属元素组成的复合材料。

铂和钯是两种具有较高催化活性的贵金属，它们的复合能够发挥两者的优势，提高催化活性和选择性。

铂钯复合金属催化剂的合成方法多种多样，常见的方法包括共沉淀法、共还原法、电化学合成法等。

在合成过程中，需要控制金属元素的比例和分散度，以获得高效的催化性能。

铂钯复合金属催化剂的催化机理与其表面结构和活性位点密切相关。

铂钯复合金属催化剂的表面通常存在着丰富的金属原子、合金相和氧化物等物种。

这些物种在催化反应中起到了重要的作用，可以提供活性位点、催化中间体和反应活化能等。

铂钯复合金属催化剂的催化性能还受到其他因素的影响，如晶体结构、孔隙结构、表面修饰等。

因此，对于铂钯复合金属催化剂的研究，需要从多个方面进行全面的分析和探索。

铂钯复合金属催化剂在有机合成领域具有广泛的应用。

它可以催化氢化反应、氧化反应、羰基化反应等多种重要有机反应，用于合成药物、精细化工品和功能材料等。

铂钯复合金属催化剂还可以应用于能源转化领域，如氢能源的制备和利用、燃料电池的催化等。

此外，铂钯复合金属催化剂还可以用于环境保护领域，如废水处理、废气净化等。

它具有高效、环保和经济的特点，对于解决能源和环境问题具有重要意义。

随着科学技术的不断发展，铂钯复合金属催化剂的研究也在不断深入。

未来，有必要进一步提高铂钯复合金属催化剂的催化活性和稳定性，降低成本和毒性，以满足实际应用的需求。

同时，还需要开展更深入的催化机理研究，揭示铂钯复合金属催化剂的反应机制和活性位点，为设计和合成高效的催化剂提供理论指导和技术支持。

铂钯复合金属催化剂是一种具有广泛应用前景的催化剂。

高指数晶面结构铂族金属纳米催化剂1.引言1.1 概述概述部分的内容可以从以下几个方面展开：首先，指出纳米催化剂在能源转换、环境治理、有机合成等领域的重要性和广泛应用。

纳米催化剂由于其特殊的晶格结构和较大的比表面积，能够提供更多的活性位点和更高的催化活性，因此在催化反应中展现出卓越的性能。

其次，介绍高指数晶面结构的概念和特点。

高指数晶面结构是指晶体材料的表面具有较高的晶面指数，相比于晶体内部的低指数晶面，高指数晶面结构具有更多的未饱和键和活性位点，因此展现出更高的催化活性和选择性。

然后，指出铂族金属作为重要的催化剂材料，在电化学、催化裂化、催化加氢等反应中具有重要作用。

然而，传统的铂族金属催化剂存在着经济成本高、资源稀缺和催化稳定性低等问题，因此研发高效、低成本、可持续的铂族金属催化剂成为了重要的研究热点。

最后，介绍本文的研究目的和文章结构。

本文旨在综述高指数晶面结构铂族金属纳米催化剂的合成方法、表征技术以及其在催化领域中的应用。

文章结构主要包括引言部分、正文部分和结论部分。

引言部分将概述本文的研究背景和意义，正文部分将详细介绍高指数晶面结构的定义和特点，以及铂族金属纳米催化剂的合成方法。

结论部分将总结高指数晶面结构铂族金属纳米催化剂的优势，并展望可能的进一步研究方向，同时探讨对未来催化剂设计的启示。

1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构本文将按照以下结构进行组织和展开：引言、正文和结论。

引言部分将首先对高指数晶面结构铂族金属纳米催化剂的概念和特点进行概述，介绍该领域的研究现状和重要性。

然后，给出本文的目的，明确本文的研究目标和意义。

正文部分将以三个重点进行论述。

首先，我们将详细介绍高指数晶面结构的定义和特点，包括其在表面催化方面的重要性和优势。

其次，我们将探讨铂族金属纳米催化剂在不同领域中的应用，包括能源转换、环境保护和有机合成等方面的应用。

最后，我们将着重介绍高指数晶面结构铂族金属纳米催化剂的合成方法，包括物理化学方法、化学合成方法和生物合成方法等。

铂和钯催化剂在化学反应中扮演着至关重要的角色。

它们具有高活性和稳定性，能够有效地促进多种有机化合物的合成。

然而，这两种催化剂在密度上存在着显著的差异。

首先，让我们来了解一下铂催化剂。

铂是一种贵金属，其密度约为21.45克/厘米³。

由于铂的高密度，它在催化剂中的用量相对较少，通常以微小的颗粒形式分散在载体上。

铂催化剂具有较高的活性，但相对而言，其稳定性较差，容易受到温度、pH值、氧化剂以及其他因素的影响。

因此，在使用铂催化剂时，需要格外小心，以避免引发危险的化学反应。

接下来，我们再来看看钯催化剂。

钯也是一种贵金属，其密度约为12.02克/厘米³，较铂低得多。

由于钯的密度较低，它在催化剂中的用量相对较大，通常以较大的颗粒形式存在。

钯催化剂具有较高的活性和稳定性，可以承受较高的温度和压力，因此更适用于高温反应。

此外，钯催化剂的反应选择性也较好，能够更准确地催化特定的反应。

除了密度上的差异外，铂和钯催化剂在价格上也存在显著的差异。

铂是一种相对稀有的贵金属，因此其价格较为昂贵。

而钯虽然也是一种贵金属，但其储量相对较大，因此价格相对较低。

这使得钯催化剂在工业生产中的应用更为广泛。

总的来说，铂和钯催化剂在密度、活性、稳定性以及价格等方面都存在着显著的差异。

因此，在选择催化剂时，需要根据具体的反应条件和需求来选择合适的催化剂。

无论是铂催化剂还是钯催化剂，它们都在化学反应中发挥着不可替代的作用，为现代化工产业的发展做出了巨大的贡献。

第1期原因，DMFC的大规模商业化应用受到限制，因此甲醇氧化电催化剂的选择显得尤为重要。

近年来，具有高催化活性的阳极电催化剂受到了广泛关注[2-3]。

DMFC的阳极电催化剂目前大多以Pt为基础，但Pt会强烈结合反应中的CO中间体而引起催化剂中毒，造成甲醇氧化动力学缓慢且Pt成本较高，自然资源有限[4]。

为克服这些困难，科学家们已经研究了许多具有协同作用的Pt基双金属材料（Pt-M），例如PtAu[5]、PtPd[6]、PtRu[7]等。

在Pt-M催化剂中，Pt与Pd因为晶格匹配度高且具有良好的混溶性而受到特别关注。

此外，Pt-Pd催化剂在高电位下比其他双金属催化剂更稳定[8-9]。

研究表明，富Pd的Pt-Pd NCs催化剂还表现出高CO耐受性。

引入先进的载体，如碳纳米管、碳球、石墨烯片、CeO2、TiO2等，可以极大地改善催化剂的分散性和稳定性[10]。

最近，由于其多孔结构和高表面积，在导电基底如导电聚合物（CP）上分散金属颗粒引起了研究者们的兴趣[11]。

聚合物基质既可用作纳米颗粒的载体，也可用作纳米颗粒的稳定剂，防止颗粒团聚[12]。

聚合物稳定的钯纳米粒子作为电催化剂也引起了人们的广泛关注，Sowal等[13]使用“原位聚合和复合形成方法”合成了聚合物负载的钯纳米颗粒，并证明了其在碱性介质中具有增强的甲醇氧化活性。

本文采用PVA聚合物直接作为绿色还原剂和稳定剂，通过水热还原法制得Pd-Pt纳米颗粒电催化剂，并系统优化了电催化剂的合成过程，探究其甲醇氧化性能。

1实验部分1.1原料和仪器原料：氯化钯、氯铂酸钾、聚乙烯醇、无水甲醇、氢氧化钾、稀盐酸、无水乙醇，均为分析纯，上海国药集团产品；20%商业Pt/C和Nafion溶液，阿拉丁公司产品；高纯氮气，天津市六方氮气厂产品；去离子水，自制。

仪器：JV2002型电子分析天平、聚四氟乙烯反应釜，上海精密科学仪器有限公司产品；D8DISCOVER 型X射线粉末衍射仪（XRD），BRUKER公司产品；H-7650型透射电子显微镜，日本日立公司产品；ECSAKAB型X射线光电子能谱仪（XPS），英国VG Scienctific公司产品；磁力搅拌器、CHI660D型电化学工作站，上海辰华仪器有限公司产品；玻碳电极、饱和甘汞电极、Pt箔对电极，天津艾达有限公司产品；TG18G型离心机，盐城凯特实验仪器有限公司产品。

铂钯复合金属催化剂铂钯复合金属催化剂是一种重要的催化剂，具有广泛的应用领域。

在化学反应中，催化剂能够降低反应的活化能，促进反应的进行，提高反应的速率和选择性。

铂钯复合金属催化剂作为一种高效的催化剂，被广泛应用于有机合成、能源转化、环境保护等领域。

铂钯复合金属催化剂具有多种优点。

首先，铂钯复合金属催化剂具有较高的活性和稳定性。

铂和钯是两种具有良好催化性能的金属，它们的复合能够相互补充，提高催化剂的活性。

其次，铂钯复合金属催化剂具有较大的比表面积和孔隙结构，有利于催化反应物质的吸附和扩散，提高反应的效率。

此外，铂钯复合金属催化剂还具有较好的抗毒化性能，能够减少催化剂受到有害物质的中毒，延长催化剂的使用寿命。

铂钯复合金属催化剂在有机合成领域有着广泛的应用。

有机合成是一种重要的化学反应，可以用于合成各种有机化合物。

铂钯复合金属催化剂在有机合成中可以进行氢化、羰基化、氧化、还原等多种反应，能够高效地合成目标化合物。

例如，铂钯复合金属催化剂在烯烃的氢化反应中具有高的选择性和活性，可以将烯烃转化为饱和烃。

此外，铂钯复合金属催化剂还可以催化醇的氧化反应，将醇转化为醛或酮。

这些反应对于有机合成具有重要意义，可以用于制备药物、功能材料等。

铂钯复合金属催化剂在能源转化领域也有着重要的应用。

能源转化是一种将能源从一种形式转化为另一种形式的过程，可以用于能源的利用和储存。

铂钯复合金属催化剂在燃料电池中具有重要作用。

燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，可以用于替代传统的化石燃料发电。

铂钯复合金属催化剂作为燃料电池中的阳极催化剂，能够促进燃料的氧化反应，提高电池的效率和稳定性。

此外，铂钯复合金属催化剂还可以用于电解水制氢，将水分解为氢气和氧气，为氢能的利用提供了重要的催化剂。

铂钯复合金属催化剂在环境保护领域也有着广泛的应用。

环境保护是一种保护和改善环境质量的行动，可以减少环境污染和资源浪费。

铂钯复合金属催化剂可以用于废气的净化和有害物质的降解。