载体表面金属颗粒上异种金属的定向沉积：基于原电池置换反应的金属催化剂的制备、结构调控及催化性能研究

本申请旨在利用氧化物负载的金属颗粒与溶液中金属离子的原电池置换反应，探索负载型金属催化材料的制备和结构调变新方法，并研究其催化特性。通过优化催化剂传统制备方法如浸渍、共沉淀、离子交换法等制备条件，在载体表面制备出尺寸分布均匀的负载型金属颗粒如Ag、Cu和Ni等颗粒，然后利用表面金属颗粒与溶液中金属离子的原电池置换反应，在金属颗粒"基底"上"定向"沉积异种金属，制备负载型金属催化剂；通过调变载体表面金属颗粒和溶液中待沉积金属离子的相对含量，探索催化剂组成与纳米结构的变化规律；以CO氧化、醇类分子液相氧化、N2O分解以及丁二烯加氢反应为模型反应，研究催化剂组成、结构与其催化性能的关系。本申请的研究有望拓展出制备金属催化剂的一种经济普适的新方法，发现出几种催化新结构，为创制高性能金属催化材料提供科学依据和技术储备。

利用还原电位较高的贵金属离子与还原电位低的贱金属颗粒之间的氧化还原反应（原电池置换反应），探索建立了基于溶液中贵金属离子与表面负载金属颗粒之间原电池置换反应的负载型双金属催化剂的制备新方法，制备了一系列双金属催化剂。通过对于肉桂醛选择加氢和对氯硝基苯选择加氢这两个具有实际应用意义的催化反应的研究，发现基于原电池置换反应的Pt-Fe/SiO2催化剂能高选择性（90%）的催化肉桂醛分子中的C=O双键加氢生成肉桂醇，且其中Pt的活性（面积比活性）为浸渍法制得的参比样品的2-5倍。该方法制得的Pt-Fe/SiO2催化剂也能高选择性的催化对氯硝基苯的选择加氢生成对氯苯胺，即使当对氯硝基苯完全转化时，对氯苯胺的选择性仍保持在99% 以上。通过严格的反应动力学数据测试和系统催化剂结构表征，获得了认识相关催化剂体系结构-性能关系的基础数据。此外，我们M-Si样品，发现对于不能与Si形成硅化物的过渡Au、Pd金属纳米粒子，单质Si为其本征催化特性的研究提供一个理想基底或载体材料。本课题发现基于溶液中贵金属离子与表面负载金属颗粒之间原电池置换反应是一种制备高效双金属催化剂的有效方法，所得到的结果对发展双金属纳米催化剂设计制备思想有积极意义.