亚纳米过渡金属氧化物催化剂的构建与催化新特性研究

项目名称： 亚纳米过渡金属氧化物催化剂的构建与催化新特性研究

项目编号： No.21473073

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2015

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 刘钢

作者单位： 吉林大学

项目金额： 82万元

中文摘要： 本项目拟开展亚纳米尺寸过渡金属氧化物催化剂的设计制备和性能研究，通过减小氧化物粒径尺寸，增加单位数量催化剂中配位不饱和活性位的数目，并调节其电子结构性质，以获得较块体和纳米尺度氧化物更为优异的催化性能。将通过选择合适的有机配体、控制载体表面官能团的种类和数量等方法，在相对惰性的SiO2、多孔炭载体表面分散制备亚纳米尺寸的铁、钴、镍等过渡金属氧化物催化剂。将主要以空气为氧源的醇类选择氧化反应为探针反应，考察所制备催化剂的性能，逐步建立过渡金属氧化物尺寸、分布状态与催化性能之间的关系，探究催化剂活化分子氧的反应机理；此外还将对优化后的亚纳米氧化物半导体催化剂进行光催化分解水性能研究。通过本研究我们希望为制备亚纳米过渡金属氧化物催化剂提供新的方法，并为开发高效过渡金属氧化物催化剂提供一些理论及实践上的依据。

中文关键词： 纳米催化；多孔材料；过渡金属氧化物；选择氧化；分子氧

英文摘要： This project will be mainly focused on constructing novel subnanometric transition metal oxides with special catalytic behaviors. These subnanometric transition metal oxides should contain larger amount of highly reactive low coordinated atoms, thus showing different electronic structure and catalytic performance from the bulk or traditional nanometric oxide catalysts. The subnanometric transition metal (iron, cobalt, nickel et al.) oxides will be highly dispersed on the surface of inert supports (such as silica and porous carbon) by choosing suitable organic ligands and/or tuning the type and amount of surface functional groups. The catalytic performance of these oxide catalysts will be investigated by selective oxidation of alcohols with air as oxygen source. We will try to build the relationship between the particle size, dispersion state of transition metal oxides and their catalytic performance. The mechanism of molecular oxygen activation will be clarified via system characterizations. This work will provide novel synthesis methods for obtaining subnanometric transition metal oxides catalysts, and will be helpful to design and develop highly efficient transition metal oxides catalysts.

英文关键词： nano catalysis;porous material;transition metal oxide;selective oxidation;molecular oxygen