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贵金属Pt催化剂在催化领域的应用非常广泛,如石油炼化、汽车尾气处理、质子交换燃料电池、VOCs污染治理等。但是Pt储量少、价格昂贵,提高其利用效率成了人们研究的热点。提高效率的途径有两个,一是增加其比表面积,二是改变其表面结构,即改变催化剂的原子排布方式。本文从第二个途径来探究Pt基材料,通过液相还原法,制备出暴露高活性凹面的PtCo双金属纳米材料,特别是凹面的弯曲程度是可控的,即通过调控反应条件,可分别制备出暴露(710),(420)以及(110)结构的凹面立方体Pt-Co双金属,同时考察评价了这些Pt-Co凹面立方体催化α,β-不饱和醛的选择加氢反应,发现具有凹面结构的Pt-Co双金属的催化活性比暴露(100)晶面的平面结构的Pt-Co立方体更高,而且前者对C=O键加氢的能力明显比后者强。 具体的研究内容如下: (1)利用液相还原法,控制原子在晶体表面沉积和迁移的相对速度,生成弯曲程度不同的凹面立方PtCo双金属。利用HRTEM及SEAD,计算出PtCo双金属纳米晶的暴露晶面。在制备过程中,探究了影响双金属微观结构的各种因素,例如合成方法、反应时间、CO的通入量、表面活性剂、前驱体的投入比例等。通过制备条件的调控,成功制备出分别暴露(100)、(110)、(420)、(710)晶面的Pt11Co纳米材料。同时此法也制备了PtNi和PtFe凹面立方体。 (2)利用TEM和UV-vis两种表征手段对反应溶液作隔点取样分析,发现在四个合成体系中,Pt2+与有机羧酸形成的络合物浓度出现峰值的时间与晶体的弯曲程度有关,出现的时间越晚,弯曲程度越大,说明加入不同的有机结合剂可以改变Pt和Co成核和沉积的速度,最终导致了凹面不同的弯曲,获得暴露不同晶面的纳米晶。 (3)利用上述制备的一系列PtCo、PtNi、PtFe双金属纳米晶在室温条件下催化α,β-不饱和醛选择加氢的研究。结果表明,其催化活性和C=O键加氢的选择性顺序为Pt11Co_(710)>Pt11Co_(420)>Pt11Co_(110)>Pt11 Co_(100);对于暴露晶面相同的催化剂,其催化性能为Pt11 Co_(710)优于Pt11 Ni_(710)优于Pt11 Fe_(710)。XPS分析以及DFT计算表明电子结构和表面结构的差异导致了催化性能的不同。