贵金属催化剂是一类重要的催化剂体系,在环境催化、有机催化、石油化工催化过程中发挥着重要的作用。为了持续提高负载型贵金属的催化性能,研究者对贵金属催化剂进行表面修饰,以期获得更高的活性、更好的选择性和更优异的催化稳定性。本论文通过表面修饰,调控Pd、Pt负载型贵金属催化剂表面元素构成及电子结构,考察不同特性的负载型贵金属催化剂在不同的催化体系中的催化性能,考察它们的催化性能。通过原位CO红外光谱吸附、CO化学吸附、X射线衍射、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、X射线能量色散光谱、高倍透射电镜、低温氮气吸脱附等表征手段对催化剂物化性质进行系统分析。结合催化反应活性评价结果与表征结果来探讨催化剂的表面修饰与催化性能的关联机制,取得的主要研究结果如下:1.采用分步光沉积法制备了系列不同Cu修饰量的pd-Pt@Cu/Ti O₂双金属催化剂,并研究了它们在液相条件下催化对氯硝基苯（p-CNB）制备对氯苯胺（p-CAN）的催化效果。双金属催化剂中Pt的含量为0.96 wt.%。根据单原子层密堆积模型计算出的Cu原子在Pt颗粒表面单原子层铺展含量（0.11 wt.%）,在0.03 wt.%～0.22wt.%范围内制备了4个不同Cu负载量的pd-Pt@Cu/Ti O₂催化剂。催化剂的结构性质通过多种表征手段进行了分析。表征结果表明,双金属催化剂中Cu原子选择性地沉积到Pt颗粒的表面形成Pt核Cu壳的双金属结构,且Cu以单原子层分散在Pt颗粒表面。在p-CNB制备p-CAN反应中,该双金属结构催化剂随着Cu负载量从0.03 wt.%增加到0.11 wt.%,对p-CAN的选择性逐渐提高,进一步提高Cu的负载量催化剂的选择性则保持不变,催化剂的活性下降。研究结果表明,经过对pd-Pt/Ti O₂催化剂表面进行精心的修饰,可以有效提高p-CNB制备p-CAN选择性催化加氢的催化活性和选择性。2.p-CNB在Pt基催化剂上选择性催化加氢是一种绿色高效的p-CAN生产方法。然而,负载的单金属Pt催化剂往往表现出的p-CAN选择并不理想。为了克服这一问题,我们制备了一种N-掺杂C（NC）的负载型Pt催化剂（im-Pt/Al₂O₃@NC）。采用离子液体原位炭化法制备了3种不同NC包覆量的im-Pt/Al₂O₃@NC催化剂。为便于比较,还制备了NC包覆的Al₂O₃（im-Al₂O₃@NC）和Si O₂包覆的催化剂（im-Pt/Al₂O₃@Si O₂）。通过XRD、元素分析、TEM、EDS元素映射和高纬度环形暗场扫描透射电子显微镜、TPO、CO化学吸收和ICP-AES证实im-Pt/Al₂O₃催化剂的表面成功包覆了NC,当离子液体的量达到25μL时Pt的表面被完全包覆。表征结果表明,由于NC层与Pt粒子的亲密接触,im-Pt/Al₂O₃催化剂表面形成了有效的Pt-NC异质结。Pt粒子与NC层之间发生了电子转移,导致Pt位点带负电荷。p-CNB的选择性催化加氢结果表明,im-Pt/Al₂O₃催化剂表面经过25μL离子液体的修饰,p-CNB转化率100%时,p-CAN的选择性达到100%。较低的离子液体量导致p-CAN的选择性降低。此外,在5次连续的催化加氢循环中,im-Pt/Al₂O₃@NC并没有失活。本研究结果表明,im-Pt/Al₂O₃@NC作为p-CNB选择性催化加氢制备p-CAN的反应中具有优良的催化性能,以氮元素掺杂的碳材料作为im-Pt/Al₂O₃核催化单元的壳层的策略是一种有效可行的方法,能够提高催化剂的选择性和稳定性。3.采用连续沉积法制备了单层原子Pd包覆在Au纳米颗粒上的复合结构材料,记作im-Au@Pd/Al₂O₃。Pd在Au上的不同覆盖率通过可调的负载量来控制。并对双金属im-Au@Pd/Al₂O₃催化剂进行了一系列表征,表征结果表明,在Au上可以形成均匀的Pd活性位点。通过Cr（Ⅵ）还原为Cr（III）的液相催化加氢还原反应来考察催化剂的活性。双金属催化剂im-Au（0.93）@Pd（0.05）/Al₂O₃的初始活性为13.6 m Mg Cat^-1h^-1,明显高于单金属im-Pd（0.04）/Al₂O₃催化剂的初始活性7.0m Mg Cat^-1h^-1。理论Au负载量为1.0 wt.%的双金属催化剂,其初始活性随着Pd在Au上沉积量从0.01 wt.%增加到0.13 wt.%而增加。相反,双金属催化剂的活性随负载量进一步升高而下降,其TOF值显示出了火山形状,具体表现为im-Au（0.95）@Pd（0.03）/Al₂O₃催化剂具有最高TOF值为32283 h^-1。im-Au（0.95）@Pd（0.03）/Al₂O₃催化剂的TOF值最高,超过了单金属的im-Pd/Al₂O₃催化剂。催化剂的活性评价结果及表征结果均验证了Au颗粒对于Pd分散的必要性,以及提高催化活性的重要性。4.Cr（Ⅵ）是最常见的重金属污染之一。液相催化加氢还原是去除水中污染物最常用的方法,而负载型的贵金属催化剂又是应用最频繁的去除水中污染物的催化剂。但是贵金属催化剂的失活也是催化中常见的问题。通过在im-Pd/Al₂O₃催化剂的表面有效包裹上C和Si O₂,并通过一系列的表征手段对催化剂表面形貌组成进行了分析。为比较碳化温度的影响,制备了一系列不同炭化温度的im-Pd@C/Al₂O₃催化剂,作为对比,同时也制备了im-Pd@Si O₂/Al₂O₃催化剂,通过Cr（Ⅵ）的液相催化加氢还原反应,来考察催化剂的性能。催化剂的活性评价结果表明im-Pd@C/Al₂O₃-600催化剂具有良好的催化活性和稳定性。通过在im-Pd/Al₂O₃催化剂的表面包裹C,有效提高了催化剂表面的导电性,有效提高了催化剂中活性成分Pd粒子与载体Al₂O₃之间的结合力,通过有效阻断催化剂中Pd粒子与酸性Cr（Ⅵ）溶液的接触,从而有效的避免了催化反应过程中活性组分Pd粒子的流失。通过连续循环实验,也验证了经过表面修饰的im-Pd/Al₂O₃催化剂具有更好的稳定性。本研究结果表明,可以通过在im-Pd/Al₂O₃催化剂的表面包裹C的方式进行表面修饰,来提高催化剂的稳定性,并用于液相条件下Cr（Ⅵ）的去除。