本文主要研究内容
作者吴哲敏（2019）在《钯基纳米催化剂结构的原位电镜研究》一文中研究指出：人类生产生活所涉及到的90%以上的化学反应需要用到催化剂。催化剂的使用能有效提高反应速率、缓和反应条件、降低生产成本。由于贵金属纳米催化剂具有出色的催化性能、其被广泛应用工业生产、尾气处理、电化学等众多领域;而双金属纳米催化剂的发展,为贵金属纳米催化剂的性能增长带来了更大的空间。长期研究表明,催化剂的活性与催化剂结构(粒径、形貌、晶相)和成分密切相关。过去几十年中,贵金属纳米催化剂的可控制备取得了大量进展,但是工作环境下纳米催化剂结构不稳定的问题一直没有得到解决。研究人员通过各种谱学及电子显微学手段,试图揭示工作环境和催化剂结构变化的联系,但是受限于设备,在原子尺度原位动态研究催化剂在不同环境下的结构变化依然具有很大挑战。Pd基纳米催化剂作为贵金属纳米催化剂中性能最好、应用最广、制备手段最成熟的催化剂体系之一,对其在外场作用(热、气、液、电、光、力等)下的结构变化进行研究具有重要意义。利用球差校正透射电子显微镜,配合增强信号采集能力的四探头Super-X能谱仪、原位加热样品杆系统以及气体原位样品杆系统,我们成功在室温至800℃温度范围、真空及一个大气压气体环境、原子尺度上研究了 Pd基纳米催化剂在外场作用下的结构及成分变化,揭示了结构变化机制,并将结构变化与性能变化进行了关联。具体内容及成果如下:1)首次原位观察到二十面体Pd纳米颗粒在电镜下的分解行为。实验中使用球差校正透射电镜和原位加热样品杆,观察了真空中二十面体Pd纳米颗粒在不同退火温度下的动态变化。实验发现,纳米颗粒只有在一定温度以及电子束辐照下才会以单原子或团簇的形式分解并向四周扩散。在电子束作用下,颗粒表面吸附的有机物将发生石墨化并形成包裹纳米颗粒的碳洋葱,其自收缩特性所引起的应力,是纳米颗粒分解的直接原因。2)发现了二十面体Pd纳米颗粒分解后形成的颗粒具备ABB形式堆垛的新型结构。实验中使用球差校正电镜对分解后的产物进行了多角度原子尺度表征,结合高分辨TEM及STEM模拟,确定了其结构为一种非密排的六方结构(ABB)。这是该结构于1980年通过XRD被发现以来,首次利用透射电镜直接观察到其存在。通过对产物稳定性的观察,我们发现了石墨对该结构稳定存在具有重要意义,并推测石墨的六方结构及其与小颗粒表面的相互作用是产生ABB结构的原因。3)在原子尺度下揭示了真空环境中球形Pd@Au纳米颗粒合金化过程中结构和成分分布的动态演变规律。实验中使用球差电镜的STEM模式,配合高计数率的Super-X能谱仪,同步观察了颗粒在合金化过程中形貌和成分的变化。结果表明,在Pd核与Au壳的快速合金化开始前,外层Au原子在表面能的驱动下发生扩散,引起纳米颗粒的表面重构,暴露出更多的低指数晶面。当温度较高时,核壳间发生快速的相互扩散。壳层各处厚度不同引起表面合金化程度不同,伴随热效应作用导致合金表面能的各向异性下降,颗粒表面重新变成弧形。理论计算结果表明,原子在表面扩散的能垒远低于在核壳间相互扩散的能垒,因此在快速合金化开始之前会发生表面重构,基于以上分析,我们提出了分步式合金化的机制。4)原位揭示了球形Pd@Au纳米颗粒在大气压强下的CO和O2气体环境中结构动态演变的规律,探究了相同条件非原位处理对催化剂性能的影响,构建了结构演变与性能变化的关联。研究发现Au壳层对颗粒结构的稳定性有很好的保护性,当达到一定的合金化程度后才能观察到CO和O2对颗粒的作用。CO在PdAu合金各个表面的吸附会改变其表面能,进而使球形纳米颗粒转变为八面体,暴露出大量的{111}面。O2会诱导Pd的析出,并在应力作用下形成岛状PdO颗粒。过多的PdO会引起颗粒催化CO氧化活性的下降,这一点在对O2下预处理后的样品进行性能测试的过程中得到了证实。而用CO进行后续的处理可以还原PdO,带来催化性能的提升。本文对几种Pd基纳米催化剂在加热、气氛等环境中的结构变化进行了原子尺度的动态研究,充分说明外场对贵金属纳米催化剂的结构具有重要影响,有助于进一步理解异质催化反应的机理,为设计高性能纳米催化剂提供重要的实验基础和理论支持。
Abstract
ren lei sheng chan sheng huo suo she ji dao de 90%yi shang de hua xue fan ying xu yao yong dao cui hua ji 。cui hua ji de shi yong neng you xiao di gao fan ying su lv 、huan he fan ying tiao jian 、jiang di sheng chan cheng ben 。you yu gui jin shu na mi cui hua ji ju you chu se de cui hua xing neng 、ji bei an fan ying yong gong ye sheng chan 、wei qi chu li 、dian hua xue deng zhong duo ling yu ;er shuang jin shu na mi cui hua ji de fa zhan ,wei gui jin shu na mi cui hua ji de xing neng zeng chang dai lai le geng da de kong jian 。chang ji yan jiu biao ming ,cui hua ji de huo xing yu cui hua ji jie gou (li jing 、xing mao 、jing xiang )he cheng fen mi qie xiang guan 。guo qu ji shi nian zhong ,gui jin shu na mi cui hua ji de ke kong zhi bei qu de le da liang jin zhan ,dan shi gong zuo huan jing xia na mi cui hua ji jie gou bu wen ding de wen ti yi zhi mei you de dao jie jue 。yan jiu ren yuan tong guo ge chong pu xue ji dian zi xian wei xue shou duan ,shi tu jie shi gong zuo huan jing he cui hua ji jie gou bian hua de lian ji ,dan shi shou xian yu she bei ,zai yuan zi che du yuan wei dong tai yan jiu cui hua ji zai bu tong huan jing xia de jie gou bian hua yi ran ju you hen da tiao zhan 。Pdji na mi cui hua ji zuo wei gui jin shu na mi cui hua ji zhong xing neng zui hao 、ying yong zui an 、zhi bei shou duan zui cheng shou de cui hua ji ti ji zhi yi ,dui ji zai wai chang zuo yong (re 、qi 、ye 、dian 、guang 、li deng )xia de jie gou bian hua jin hang yan jiu ju you chong yao yi yi 。li yong qiu cha jiao zheng tou she dian zi xian wei jing ,pei ge zeng jiang xin hao cai ji neng li de si tan tou Super-Xneng pu yi 、yuan wei jia re yang pin gan ji tong yi ji qi ti yuan wei yang pin gan ji tong ,wo men cheng gong zai shi wen zhi 800℃wen du fan wei 、zhen kong ji yi ge da qi ya qi ti huan jing 、yuan zi che du shang yan jiu le Pdji na mi cui hua ji zai wai chang zuo yong xia de jie gou ji cheng fen bian hua ,jie shi le jie gou bian hua ji zhi ,bing jiang jie gou bian hua yu xing neng bian hua jin hang le guan lian 。ju ti nei rong ji cheng guo ru xia :1)shou ci yuan wei guan cha dao er shi mian ti Pdna mi ke li zai dian jing xia de fen jie hang wei 。shi yan zhong shi yong qiu cha jiao zheng tou she dian jing he yuan wei jia re yang pin gan ,guan cha le zhen kong zhong er shi mian ti Pdna mi ke li zai bu tong tui huo wen du xia de dong tai bian hua 。shi yan fa xian ,na mi ke li zhi you zai yi ding wen du yi ji dian zi shu fu zhao xia cai hui yi chan yuan zi huo tuan cu de xing shi fen jie bing xiang si zhou kuo san 。zai dian zi shu zuo yong xia ,ke li biao mian xi fu de you ji wu jiang fa sheng dan mo hua bing xing cheng bao guo na mi ke li de tan xiang cong ,ji zi shou su te xing suo yin qi de ying li ,shi na mi ke li fen jie de zhi jie yuan yin 。2)fa xian le er shi mian ti Pdna mi ke li fen jie hou xing cheng de ke li ju bei ABBxing shi dui duo de xin xing jie gou 。shi yan zhong shi yong qiu cha jiao zheng dian jing dui fen jie hou de chan wu jin hang le duo jiao du yuan zi 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论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自浙江大学的吴哲敏，发表于刊物浙江大学2019-07-04论文，是一篇关于原位透射电镜论文,基催化剂论文,外场环境论文,动态变化论文,浙江大学2019-07-04论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自浙江大学2019-07-04论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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