High activity of au/γ-Fe2o3 for co oxidation: Effect of support crystal phase in catalyst design

ACS Catalysis

Volumn 5, Issue 6, 2015, Pages 3528-3539

  Zhao, Kunfeng ^a,b   Tang, Hailian ^a,b,c   Qiao, Botao ^a   Li, Lin ^a   Wang, Junhu ^a,b  

^a DALIAN INSTITUTE OF CHEMICAL PHYSICS   (China)

^b INSTITUTE OF GEOLOGY AND GEOPHYSICS   (China)

^c UNIVERSITY OF CHINESE ACADEMY OF SCIENCES   (China)

Author keywords

catalyst design; CO oxidation; gold; redox; Fe2O3

Indexed keywords

GOLD; GOLD NANOPARTICLES; HEMATITE; REDOX REACTIONS; TEMPERATURE;

CATALYST DESIGNS; CO OXIDATION; EFFECT OF SUPPORTS; LOW TEMPERATURES; MARS-VAN KREVELEN MECHANISMS; REDOX; SITU RAMAN SPECTRA; SYSTEMATIC STUDY;

CATALYST ACTIVITY;

EID: 84930960303     PISSN: None     EISSN: 21555435     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cs5020496     Document Type: Article

References (90)

1. Deutschmann, O.; Knözinger, H.; Kochloefl, K.; Turek, T. Heterogeneous Catalysis and Solid Catalysts; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, Germany, 2000.
2. Ertl, G.; Knözinger, H.; Schüth, F.; Weitkamp, J. Handbook of Heterogeneous Catalysis, 2 nd ed.; Wiley-VCH Verlag GmbH& Co. KGaA: Weinheim, Germany, 2008; Vol. 1.
3. Norskov, J. K.; Bligaard, T.; Rossmeisl, J.; Christensen, C. H. Nat. Chem. 2009, 1, 37-46 10.1038/nchem.121
4. Aris, R.; Bell, A. T.; Boudart, M.; Chen, N. Y.; Gates, B. C.; HAAG, W. O.; Somorjar, G. A.; Wei, J. Catalyst Design: Progress and Perspective; Wiley-Interscience: New York, 1987.
5. van Santen, R. A. Future Perspectives in Catalysis; Dutch National Research School Combination, Catalysis Controlled by Chemical Design: Eindhoven, Netherlands, 2009.
6. Derouane, E. G. CATTECH 2001, 5, 214-225 10.1023/A:1014036813345
7. Haruta, M. Chem. Rec. 2003, 3, 75-87 10.1002/tcr.10053
8. Hughes, M. D.; Xu, Y.-J.; Jenkins, P.; McMorn, P.; Landon, P.; Enache, D. I.; Carley, A. F.; Attard, G. A.; Hutchings, G. J.; King, F.; Stitt, E. H.; Johnston, P.; Griffin, K.; Kiely, C. J. Nature 2005, 437, 1132-1135 10.1038/nature04190
9. Corma, A.; Serna, P. Science 2006, 313, 332-334 10.1126/science.1128383
10. Turner, M.; Golovko, V. B.; Vaughan, O. P. H.; Abdulkin, P.; Berenguer-Murcia, A.; Tikhov, M. S.; Johnson, B. F. G.; Lambert, R. M. Nature 2008, 454, 981-983 10.1038/nature07194
11. Zhong, D.; Franke, J.-H.; Podiyanachari, S. K.; Blömker, T.; Zhang, H.; Kehr, G.; Erker, G.; Fuchs, H.; Chi, L. Science 2011, 334, 213-216 10.1126/science.1211836
12. Ball, L. T.; Lloyd-Jones, G. C.; Russell, C. A. Science 2012, 337, 1644-1648 10.1126/science.1225709
13. Finch, R. M.; Hodge, N. A.; Hutchings, G. J.; Meagher, A.; Pankhurst, Q. A.; Siddiqui, M. R. H.; Wagner, F. E.; Whyman, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 485-489 10.1039/a808208a
14. Hodge, N. A.; Kiely, C. J.; Whyman, R.; Siddiqui, M. R. H.; Hutchings, G. J.; Pankhurst, Q. A.; Wagner, F. E.; Rajaram, R. R.; Golunski, S. E. Catal. Today 2002, 72, 133-144 10.1016/S0920-5861(01)00487-4
15. Qiao, B.; Deng, Y. Chem. Commun. 2003, 2192-2193 10.1039/b307181b
16. Qiao, B.; Deng, Y. Appl. Catal., B 2006, 66, 241-248 10.1016/j.apcatb.2006.04.004
17. Qiao, B.; Zhang, J.; Liu, L.; Deng, Y. Appl. Catal., A 2008, 340, 220-228 10.1016/j.apcata.2008.02.027
18. Qiao, B.; Liu, L.; Zhang, J.; Deng, Y. J. Catal. 2009, 261, 241-244 10.1016/j.jcat.2008.11.012
19. Qiao, B.; Wang, A.; Yang, X.; Allard, L. F.; Jiang, Z.; Cui, Y.; Liu, J.; Li, J.; Zhang, T. Nat. Chem. 2011, 3, 634-641 10.1038/nchem.1095
20. Qiao, B.; Wang, A.; Takahashi, M.; Zhang, Y.; Wang, J.; Deng, Y.; Zhang, T. J. Catal. 2011, 279, 361-365 10.1016/j.jcat.2011.02.005
21. Qiao, B.; Wang, A.; Lin, J.; Li, L.; Su, D.; Zhang, T. Appl. Catal., B 2011, 105, 103-110 10.1016/j.apcatb.2011.03.040
22. Lin, J.; Qiao, B.; Liu, J.; Huang, Y.; Wang, A.; Li, L.; Zhang, W.; Allard, L. F.; Wang, X.; Zhang, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 2920-2924 10.1002/anie.201106702
23. Liu, L.; Qiao, B.; He, Y.; Zhou, F.; Yang, B.; Deng, Y. J. Catal. 2012, 294, 29-36 10.1016/j.jcat.2012.06.018
24. Qiao, B.; Lin, J.; Li, L.; Wang, A.; Liu, J.; Zhang, T. ChemCatChem 2014, 6, 547-554 10.1002/cctc.201300947
25. Golunski, S. Platinum Met. Rev. 2013, 57, 82-84
26. Liu, X.; Liu, M.-H.; Luo, Y.-C.; Mou, C.-Y.; Lin, S. D.; Cheng, H.; Chen, J.-M.; Lee, J.-F.; Lin, T.-S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10251-10258 10.1021/ja3033235
27. Freund, H. J.; Meijer, G.; Scheffler, M.; Schlogl, R.; Wolf, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 10064-94 10.1002/anie.201101378
28. Shelef, M.; McCabe, R. W. Catal. Today 2000, 62, 35-50 10.1016/S0920-5861(00)00407-7
29. Twigg, M. V. Appl. Catal., B 2007, 70, 2-15 10.1016/j.apcatb.2006.02.029
30. Liu, K.; Wang, A. Q.; Zhang, T. ACS Catal. 2012, 2, 1165-1178 10.1021/cs200418w
31. Widmann, D.; Leppelt, R.; Behm, R. J. J. Catal. 2007, 251, 437-442 10.1016/j.jcat.2007.07.026
32. Ma, Z.; Liang, C.; Overbury, S. H.; Dai, S. J. Catal. 2007, 252, 119-126 10.1016/j.jcat.2007.08.013
33. Wang, L.-C.; Liu, Q.; Huang, X.-S.; Liu, Y.-M.; Cao, Y.; Fan, K.-N. Appl. Catal., B 2009, 88, 204-212 10.1016/j.apcatb.2008.09.031
34. Morgan, K.; Cole, K. J.; Goguet, A.; Hardacre, C.; Hutchings, G. J.; Maguire, N.; Shekhtman, S. O.; Taylor, S. H. J. Catal. 2010, 276, 38-48 10.1016/j.jcat.2010.08.013
35. Widmann, D.; Behm, R. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 10241-10245 10.1002/anie.201102062
36. Widmann, D.; Liu, Y.; Schüth, F.; Behm, R. J. J. Catal. 2010, 276, 292-305 10.1016/j.jcat.2010.09.023
37. Li, L.; Wang, A.; Qiao, B.; Lin, J.; Huang, Y.; Wang, X.; Zhang, T. J. Catal. 2013, 299, 90-100 10.1016/j.jcat.2012.11.019
38. Cornell, R. M.; Schwertmann, U. The Iron Oxides; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, Germany, 2004; pp 9-38.
39. Huang, J.; Dai, W.-L.; Fan, K. J. Catal. 2009, 266, 228-235 10.1016/j.jcat.2009.06.011
40. Zhao, K.; Qiao, B.; Wang, J.; Zhang, Y.; Zhang, T. Chem. Commun. 2011, 47, 1779-1781 10.1039/C0CC04171H
41. Zhao, K.; Qiao, B.; Zhang, Y.; Wang, J. Chin. J. Catal. 2013, 34, 1386-1394 10.1016/S1872-2067(12)60590-7
42. Lin, J.; Li, L.; Huang, Y.; Zhang, W.; Wang, X.; Wang, A.; Zhang, T. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 16509-16517 10.1021/jp204288h
43. Wolf, A.; Schuth, F. Appl. Catal., A 2002, 226, 1-13 10.1016/S0926-860X(01)00772-4
44. Moreau, F.; Bond, G. C.; Taylor, A. O. J. Catal. 2005, 231, 105-114 10.1016/j.jcat.2005.01.030
45. Haruta, M. Catal. Today 1997, 36, 153-166 10.1016/S0920-5861(96)00208-8
46. Valden, M.; Lai, X.; Goodman, D. W. Science 1998, 281, 1647-1650 10.1126/science.281.5383.1647
47. Liu, Y.; Jia, C.-J.; Yamasaki, J.; Terasaki, O.; Schüth, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 5771-5775 10.1002/anie.201000452
48. Guzman, J.; Gates, B. C. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2672-2673 10.1021/ja039426e
49. Yu, X.; Hantsche, H. Fresenius' J. Anal. Chem. 1993, 346, 233-236 10.1007/BF00321421
50. Cuenya, B. R.; Baeck, S.-H.; Jaramillo, T. F.; McFarland, E. W. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12928-12934 10.1021/ja036468u
51. Cornell, R. M.; Schwertmann, U. The Iron Oxides; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, Germany, 2004; pp 111-137.
52. Peters, S.; Peredkov, S.; Neeb, M.; Eberhardt, W.; Al-Hada, M. Surf. Sci. 2013, 608, 129-134 10.1016/j.susc.2012.09.024
53. Costello, C. K.; Kung, M. C.; Oh, H. S.; Wang, Y.; Kung, H. H. Appl. Catal., A 2002, 232, 159-168 10.1016/S0926-860X(02)00092-3
54. Smit, G.; Strukan, N.; Craje, M. W. J.; Lazard, K. J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 252, 163-170 10.1016/j.molcata.2006.02.058
55. Veith, Gabriel M.; Lupini, Andrew R.; Pennycook, Stephen J.; Dudney, Nancy J. ChemCatChem. 2010, 2, 281-286 10.1002/cctc.200900243
56. Herzing, A. A.; Kiely, C. J.; Carley, A. F.; Landon, P.; Hutchings, G. J. Science 2008, 321, 1331-1335 10.1126/science.1159639
57. Jing, L. Q.; Wang, D. J.; Wang, B. Q.; Li, S. D.; Xin, B. F.; Fu, H. G.; Sun, J. Z. J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 244, 193-200 10.1016/j.molcata.2005.09.020
58. Haber, J.; Stoch, J.; Ungier, L. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1976, 9, 459-467 10.1016/0368-2048(76)80064-3
59. Martensson, N.; Malmquist, P. A.; Svensson, S.; Basilier, E.; Pireaux, J. J.; Gelius, U.; Siegbahn, K. Nouveau, J. Chim. 1977, 1, 191-195
60. Carabineiro, S. A. C.; Bogdanchikova, N.; Tavares, P. B.; Figueiredo, J. L. RSC Adv. 2012, 2, 2957-2965 10.1039/c2ra00724j
61. Schüth, F. Phys. Status Solidi B 2013, 250, 1142-1151 10.1002/pssb.201248499
62. Haruta, M. Faraday Discuss. 2011, 152, 11-32 10.1039/c1fd00107h
63. Chen, M.; Goodman, D. W. Science 2004, 306, 252-255 10.1126/science.1102420
64. Li, P.; Miser, D. E.; Rabiei, S.; Yadav, R. T.; Hajaligol, M. R. Appl. Catal., B 2003, 43, 151-162 10.1016/S0926-3373(02)00297-7
65. Zielinski, J.; Zglinicka, I.; Znak, L.; Kaszkur, Z. Appl. Catal., A 2010, 381, 191-196 10.1016/j.apcata.2010.04.003
66. Legodi, M. A.; de Waal, D. Dyes Pigm. 2007, 74, 161-168 10.1016/j.dyepig.2006.01.038
67. Long, J. W.; Logan, M. S.; Rhodes, C. P.; Carpenter, E. E.; Stroud, R. M.; Rolison, D. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16879-16889 10.1021/ja046044f
68. de Faria, D. L. A.; Venâncio Silva, S.; de Oliveira, M. T. J. Raman Spectrosc. 1997, 28, 873-878 10.1002/(SICI)1097-4555(199711)28:11<873::AID-JRS177>3.0.CO;2-B
69. Corti, C. W.; Holliday, R. J.; Thompson, D. T. Top. Catal. 2007, 44, 331-343 10.1007/s11244-007-0307-7
70. Fierro-Gonzalez, J. C.; Gates, B. C. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 16999-17002 10.1021/jp046171y
71. Mihaylov, M.; Knözinger, H.; Hadjiivanov, K.; Gates, B. C. Chem. Ing. Tech. 2007, 79, 795-806 10.1002/cite.200700029
72. Ligthart, D. A. J. M.; van Santen, R. A.; Hensen, E. J. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 5306-5310 10.1002/anie.201100190
73. Grass, M. E.; Zhang, Y. W.; Butcher, D. R.; Park, J. Y.; Li, Y. M.; Bluhm, H.; Bratlie, K. M.; Zhang, T. F.; Somorjai, G. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 8893-8896 10.1002/anie.200803574
74. Ghosh, T. K.; Nair, N. N. ChemCatChem 2013, 5, 1811-1821 10.1002/cctc.201200799
75. Ratnasamy, C.; Wagner, J. P. Catal. Rev.: Sci. Eng. 2009, 51, 325-440 10.1080/01614940903048661
76. Andreeva, D.; Idakiev, V.; Tabakova, T.; Andreev, A.; Giovanoli, R. Appl. Catal., A 1996, 134, 275-283 10.1016/0926-860X(95)00208-1
77. Boccuzzi, F.; Chiorino, A.; Manzoli, M.; Andreeva, D.; Tabakova, T. J. Catal. 1999, 188, 176-185 10.1006/jcat.1999.2636
78. Aeijelts Averink Silberova, B.; Mul, G.; Makkee, M.; Moulijn, J. A. J. Catal. 2006, 243, 171-182 10.1016/j.jcat.2006.07.010
79. Kozlova, A. P.; Sugiyama, S.; Kozlov, A. I.; Asakura, K.; Iwasawa, Y. J. Catal. 1998, 176, 426-438 10.1006/jcat.1998.2069
80. Smit, G. Croat. Chem. Acta 2003, 76, 269-271
81. Gawande, M. B.; Rathi, A. K.; Tucek, J.; Safarova, K.; Bundaleski, N.; Teodoro, O. M. N. D.; Kvitek, L.; Varma, R. S.; Zboril, R. Green Chem. 2014, 16, 4137-4143 10.1039/C4GC00774C
82. Cornell, R. M.; Schwertmann, U. The Iron Oxides; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, Germany, 2004; pp 1-7.
83. Golunski, S.; Rajaram, R.; Hodge, N.; Hutchings, G. J.; Kiely, C. J. Catal. Today 2002, 72, 107-113 10.1016/S0920-5861(01)00484-9
84. Mou, X.; Zhang, B.; Li, Y.; Yao, L.; Wei, X.; Su, D. S.; Shen, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 2989-2993 10.1002/anie.201107113
85. Mori, K.; Kanai, S.; Hara, T.; Mizugaki, T.; Ebitani, K.; Jitsukawa, K.; Kaneda, K. Chem. Mater. 2007, 19, 1249-1256 10.1021/cm061388l
86. Mou, X.; Wei, X.; Li, Y.; Shen, W. CrystEngComm 2012, 14, 5107-5120 10.1039/c2ce25109d
87. Mars, P.; van Krevelen, D. W. Chem. Eng. Sci. 1954, 3 (Supplement 1) 41-59
88. Milone, C.; Crisafulli, C.; Ingoglia, R.; Schipilliti, L.; Galvagno, S. Catal. Today 2007, 122, 341-351 10.1016/j.cattod.2007.01.011
89. Acerbi, N.; Tsang, S. C.; Golunski, S.; Collier, P. Chem. Commun. 2008, 0, 1578-1580 10.1039/b718956g
90. Acerbi, N.; Tsang, S. C. E.; Jones, G.; Golunski, S.; Collier, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 7737-7741 10.1002/anie.201300130