高负载单原子催化剂的设计及其低温水煤气变换反应行为研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21576251
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0803.反应工程
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Supported noble metal catalysts have attracted widespread attention in low-temperature water gas shift, which is an important step in the production of clean hydrogen industrially. The single atoms were the maximum of dispersion for the noble metals; however, the actual loadings were usually low, only a few tenths of a percentage point of the total weight. To prepare the single atom catalysts with high loading is an effective way to enhance the activity of low-temperature water gas shift reaction. In this application, we are planned to synthesize Pt, Pd, Ir-based single atom catalysts with loading higher than 1 wt% based on the coordination between hydroxyl, alkali metal promoter and the noble metal atoms. The dispersion and stability mechanism will be disclosed by the aberration-corrected scanning transmission electron microscopy, in-situ X ray absorption characterizations and so on. Then the model of single atom catalysts with high activity and stability for water gas shift at temperatures <200 oC will be constructed. By a series of in-situ infrared, Raman, pulse calorimetry, micro-kinetic methods and so on, we will study the adsorption and reaction behaviors of water gas shift reaction over these high-loading single atom catalysts, then explore the mechanism of this reaction. The aim of this application is to open a new avenue for developing water gas shift catalysts with high low-temperature activity and stability.
低温水煤气变换是工业生产洁净氢气的重要环节,负载型贵金属催化剂因其独特的优越性能受到广泛关注。单原子为贵金属分散的极限,然而现有催化剂单原子质量含量偏低,设计制备高负载单原子催化剂是提高低温水煤气变换活性的有效途径。本申请拟采用表面羟基、碱金属助剂与贵金属进行配位的方法获得高负载量(>1 wt%)的Pt、Pd、Ir等单原子催化剂。借助球差校正扫描透射电镜、原位X射线吸收光谱等手段研究单原子分散与稳定机制,并构建低温(<200 oC)高活性及高稳定性的单原子催化剂模型。在此基础上,结合原位红外、拉曼、脉冲量热及微观动力学等方法研究水煤气变换过程中反应物的吸附与反应行为,阐明高负载单原子催化剂上水煤气变换反应机理,探索单原子催化的本质。本项目申请将为开发低温高活性、高稳定性的水煤气变换催化剂提供一条新途径。

结项摘要

低温水煤气变换是工业生产洁净氢气的重要环节,负载型贵金属催化剂因其高活性与稳定性引起了人们的关注。本项目制备出适用于水煤气变换的原子Ir、Pt、Pd、Rh等单原子催化剂。进而提高单原子的负载量,并详细研究单原子与纳米分散对反应机制的影响。主要研究内容、代表性成果和科学意义如下:.(1)高效FeOx、TiO2分散Rh催化剂研究。研究可还原载体与金属物种间的相互作用,成功制备出高载量的亚纳米尺寸分散Rh催化剂,并发现该催化剂在低温CO消除如CO氧化、CO选择氧化中表现出优异的催化活性和稳定性,为高负载单原子催化剂的制备提供指导。代表性结果发表于Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 2820-2824;Appl. Catal. B 2016, 184, 299-308。.(2)较高载量、高选择性单原子催化剂的研制。采用沉积沉淀并借助HCl/H2O2溶液洗涤方法制备出TiO2负载较高载量单原子Rh催化剂,不仅可以实现较高的CO转化率,而且有效避免了甲烷化副反应,进而提高制氢效率。研制出单原子Pd催化剂,并发现单原子Pd与FeOx的强相互作用有利于该催化剂具有较高的水煤气变换活性。代表性结果发表于AIChE J. 2017, 63, 4022-4031;AIChE J. 2017, 63, 2081-2088。.(3)单原子与纳米催化剂水煤气反应机制的对比研究。分别采用共沉淀方法以及乙二醇还原及负载方法制备出单原子与纳米Pt/FeOx催化剂。研究了单原子与纳米尺寸分散的贵金属催化剂上反应物种的吸附、反应状态、中间物种形成以及分解过程,提出粒子尺寸影响反应机制,单原子催化剂上有利于氧化还原机理,而纳米催化剂上反应主要是经过甲酸盐中间物种形成与分解的缔合机理。该尺寸效应与反应机制的关联在Pt/TiO2上甲醛氧化过程的研究得以体现。代表性结果发表于ACS Catal. 2018, 8, 859-868;Commun. Chem. 2019, 2, 27.

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
More Active Ir Subnanometer Clusters than Single-Atoms for Catalytic Oxidation of CO at Low Temperature
比单原子更活跃的 Ir 亚纳米团簇用于 CO 低温催化氧化
  • DOI:
    10.1002/aic.15756
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Aiche Journal
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Lin Jian;Chen Yang;Zhou Yanliang;Li Lin;Qiao Botao;Wang Aiqin;Liu Jingyue;Wang Xiaodong;Zhang Tao
  • 通讯作者:
    Zhang Tao
Catalytic decomposition of propellant N2O Over Ir/Al2O3 catalyst
Ir/Al2O3 催化剂催化分解推进剂 N2O
  • DOI:
    10.1002/aic.15324
  • 发表时间:
    2016-11
  • 期刊:
    AIChE Journal
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Lin Jian;Li Lin;Pan Xiaoli;Wang Xiaodong;Cong Yu;Zhang Tao;Zhu Shaomin
  • 通讯作者:
    Zhu Shaomin
Highly active subnano Rh/Fe(OH)x catalyst for preferential oxidation of CO in H2-rich stream
高活性亚纳米 Rh/Fe(OH)x 催化剂用于富氢流中 CO 的优先氧化
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2015.11.040
  • 发表时间:
    2016-05-05
  • 期刊:
    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL
  • 影响因子:
    22.1
  • 作者:
    Guan, Hongling;Lin, Jian;Zhang, Tao
  • 通讯作者:
    Zhang, Tao
FeOx Supported Single-Atom Pd Bifunctional Catalyst for Water Gas Shift Reaction
FeOx 负载的单原子 Pd 双功能催化剂用于水煤气变换反应
  • DOI:
    10.1002/aic.15759
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Aiche Journal
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Sun Xiucheng;Lin Jian;Zhou Yanliang;Li Lin;Su Yang;Wang Xiaodong;Zhang Tao
  • 通讯作者:
    Zhang Tao
Complete oxidation of formaldehyde over TiO2 supported subnanometer Rh catalyst at ambient temperature
TiO2 负载的亚纳米 Rh 催化剂在室温下完全氧化甲醛
  • DOI:
    10.1016/j.apcatb.2018.01.011
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Applied Catalysis B: Environmental
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Sun Xiucheng;Lin Jian;Guan Hongling;Li Lin;Sun Li;Wang Yuehan;Miao Shu;Su Yang;Wang Xiaodong
  • 通讯作者:
    Wang Xiaodong

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

北京大学人文地理学发展与创新
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    地理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯长春;贺灿飞;邓辉;林坚;曹广忠;柴彦威;吴必虎;陈彦光;冯健;赵鹏军;宋峰;戴林琳;朱晟君
  • 通讯作者:
    朱晟君
市县“多规合一”之“一张蓝图”探析——以山东省桓台县“多规合一”试点为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    城市发展研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林坚;乔治洋;吴宇翔
  • 通讯作者:
    吴宇翔
我国空间规划协调问题探讨_空间规划的国际经验借鉴与启示
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    现代城市研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林坚;陈霄;魏筱
  • 通讯作者:
    魏筱
不平衡增长中寻求和谐发展_论河南省国土空间战略思路
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    长江流域资源与环境
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林坚;刘相汝;徐欢欢;刘云中;刘诗毅
  • 通讯作者:
    刘诗毅
Mn‐corrolazine‐based 2D‐nanocatalytic material with single Mn atoms for catalytic oxidation of alkane to alcohol
Mn-咔咯嗪基单Mn原子二维纳米催化材料用于烷烃催化氧化成醇
  • DOI:
    10.1016/s1872-2067(20)63707-x
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    催化学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱纯;梁锦霞;孟洋;林坚;曹泽星
  • 通讯作者:
    曹泽星

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

林坚的其他基金

氮锚定的原子级分散非贵金属催化剂丙烷脱氢制丙烯研究
  • 批准号:
    22378379
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目
高分散贵金属催化剂工程
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    120 万元
  • 项目类别:
    优秀青年科学基金项目
高效低载量亚纳米/单原子Pt族金属催化剂的设计及其甲醛氧化反应研究
  • 批准号:
    21878283
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    66.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
单原子Ir催化剂的制备及其吸附与反应性能研究
  • 批准号:
    21203181
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码