CeO2表面Au簇吸附的DFT研究(密度泛函理论)(5)
CO 的消除包括物理消除法和化学消除法。物理消除法主要是利用比表面较大的多孔材料（如活性碳）对 CO进行吸附。但物理消除法有诸多缺点。比如，吸附效率低导致设备体积大，吸附饱和的材料需要定期处理和更换。否则 CO会从吸附材料中脱附出来，造成二次污染。因此一氧化碳物理吸附消除法的应用受到限制。化学消除法主要包括催化还原和催化氧化法。催化还原法是采用H2 等还原性气体将CO 转化为具有利用价值的CH4 或CH3 OH。该法从理论上看是废物综合利用及环境保护的有效方法，但目前只停留在实验室研究，且不适合在环境气氛下消除低浓度CO。消除大量存在的低浓度CO最好的方法是催化氧化法，即使用催化剂将CO催化氧化成无毒的CO2 。
1.4 贵金属催化剂
1.4.1 金催化剂
由于金是化学惰性较高的贵金属，在催化性能方面远不及铂族金属活泼，历来不被用作催化剂。直至二十世纪80年代后期，日本Haruta 教授领导的研究小组发现[16]，由共沉淀法制备的纳米金催化剂的CO低温氧化活性极高。在203 K 下，就能将CO催化氧化为CO2 。这个发现使得在最近 20年中，有关金催化剂的研究日益活跃，研究领域不断拓展。除了CO氧化反应，纳米金还可以用来催化一系列的反应，如：水汽变换[17,18]，丙烯环氧化[19,20]，选择性加氢[21-23]，CO选择性氧化[24]，加氢脱氯[25]，以及碳氢化合物的选择性氧化[26-29]。
1.4.2 金催化剂的制备
与Pt 的熔点（1769oC）、Pd的熔点（1550oC）相比，Au的点（1063oC）比较低。Haruta 等研究发现，纳米金颗粒越小，熔点越低。要制备如铂、钯催化剂一样高分散的负载型催化剂是相当困难的。因此，制备方法的选择和设计就非常重要。采用不同的制备方法，可以制备出不同粒径的金纳米颗粒，从而得到具有不同活性的负载型纳米金催化剂。 对于金催化剂的制备方法，在文献报道中主要有以下几种：传统浸渍法、离子交换法、共沉淀法、沉积- 沉淀法、阴离子浸渍法、光化学沉积、共溅镀法、化学蒸发沉积法、溶胶- 凝胶法、金属有机络合物固载法、液相固载法、溶剂化金属原子浸渍法和非晶金属合金法等。其中沉积沉淀法、共沉淀法和浸渍法是较常用的方法。
采用沉积沉淀法制备纳米金催化剂时，活性组分不会被包裹在载体内部，而是全部暴露在载体表面上，提高了活性组分的利用率，同时催化剂上金纳米颗粒的尺寸分布较窄。M. M. Schubert等[30]采用沉积沉淀法制备了Au/CeO2 和Au/Fe2O3 催化剂，在80 oC富氢反应气氛中具有良好的CO催化氧化活性、选择性和稳定性。接着，M. M. Schubert等又分别采用沉积沉淀法和共沉淀法制备了 Au/Fe2O3 催化剂，研究了在富氢反应条件下，水蒸气和二氧化碳对其选择性催化氧化CO的影响。
采用共沉淀法制备的金催化剂，具有较强的 CO低温氧化性能，在–70 oC 就可以将CO 转化成CO2[16]。但是共沉淀法会将其它杂原子引入催化剂中，导致催化剂中毒。例如，碳酸钠和氯金酸是最常用的沉淀剂和金前驱体，但是钠离子和氯离子在制备过程中难以洗净，易造成少量钠离子和氯离子残留在催化剂中，导致金催化剂中毒[31]。
Lee 等[32]采用了一种改进的浸渍法（阴离子浸渍法）制备纳米金催化剂。首先调节氯金酸溶液的pH值得到含有[Au(OH)xCl 4-x]–离子的浸渍溶剂，然后将金属氧化物载体加入到此溶液中，通过吸附– 浸渍将活性组分负载到载体上。再经过洗涤、干燥、焙烧就可制得纳米金催化剂。采用该浸渍法制备的金催化剂与传统浸渍法制备的金催化剂相比，分散度和催化活性均得到了显著的提高。Xu-hua Zou 等[33]采用阴离子浸渍法制备的Au/Al2O3 在–10oC下就能将CO完全转化；在30oC 干燥的反应气氛中连续反应100 h活性不变；当反应气氛中含有3.1%的水蒸气时，催化剂稳定性还会进一步的增强。
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