Recent progress in CO oxidation over Pt-group-metal catalysts at low temperatures

doi:10.1016/S1872-2067(16)62513-5

Abstract

Abstract:

CO oxidation is probably the most studied reaction in heterogeneous catalysis. This reaction has become a hot topic with the discovery of nanogold catalysts, which are active at low temperatures (at or below room temperature). Au catalysts are the benchmark for judging the activities of other metals in CO oxidation. Pt-group metals (PGMs) that give comparable performances are of particu-lar interest. In this mini-review, we summarize the advances in various PGM (Pt, Pd, Ir, Rh, Ru) catalysts that have high catalytic activities in low-temperature CO oxidation arising from reducible supports or the presence of OH species. The effects of the size of the metal species and the im-portance of the interface between the metal and the reducible support are covered and discussed in terms of their promotional role in CO oxidation at low temperatures.

Key words: Carbon monoxide oxidation, Gold, Platinum group metal, Low temperature, Size effect, Interface

Jian Lin, Xiaodong Wang, Tao Zhang. Recent progress in CO oxidation over Pt-group-metal catalysts at low temperatures[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2016, 37(11): 1805-1813.

×
share this article

Add to citation manager EndNote|Ris|BibTeX

URL: https://www.cjcatal.com/EN/10.1016/S1872-2067(16)62513-5

https://www.cjcatal.com/EN/Y2016/V37/I11/1805

References

[1] H. J. Freund, G. Meijer, M. Scheffler, R. Schlögl, M. Wolf, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 10064-10094.
[2] M. V. Twigg, Appl. Catal. B, 2007, 70, 2-15.
[3] K. Liu, A. Q. Wang, T. Zhang, ACS Catal., 2012, 2, 1165-1178.
[4] A. B. Lamb, W. C. Bray, J. C. W. Frazer, J. Ind. Eng. Chem., 1920, 12, 213-221.
[5] D. R. Merrill, C. C. Scalione, J. Am. Chem. Soc., 1921, 43, 1982-2002.
[6] C. Yoon, D. L. Cocke, J. Catal., 1988, 113, 267-280.
[7] X. W. Xie, Y. Li, Z. Q. Liu, M. Haruta, W. J. Shen, Nature, 2009, 458, 746-749.
[8] M. Haruta, T. Kobayashi, H. Sano, N. Yamada, Chem. Lett., 1987, 405-408.
[9] M. Haruta, N. Yamada, T. Kobayahsi, S. Iijima, J. Catal., 1989, 115, 301-309.
[10] M. Haruta, Nature, 2005, 437, 1098-1099.
[11] S. Golunski, Platinum Met. Rev., 2013, 57, 82-84.
[12] I. Langmuir, Trans. Faraday Soc., 1922, 17, 621-654.
[13] D. Widmann, R. J. Behm, Acc. Chem. Res., 2014, 47, 740-749.
[14] A. D. Allian, K. Takanabe, K. L. Fujdala, X. H. Hao, T. J. Truex, J. Cai, C. Buda, M. Neurock, E. Iglesia, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 4498-4517.
[15] W. D. Michalak, J. M. Krier, S. Alayoglu, J. Y. Shin, K. An, K. Komvopoulos, Z. Liu, G. A. Somorjai, J. Catal., 2014, 312, 17-25.
[16] B. T. Qiao, L. Q. Liu, J. Zhang, Y. Q. Deng, J. Catal., 2009, 261, 241-244.
[17] L. Q. Liu, F. Zhou, L. G. Wang, X. J. Qi, F. Shi, Y. Q. Deng, J. Catal., 2010, 274, 1-10.
[18] L. Q. Liu, B. T. Qiao, Y. D. He, F. Zhou, B. Q. Yang, Y. Q. Deng, J. Catal., 2012, 294, 29-36.
[19] X.L. Tang, B.C. Zhang, Y. Li, Q. Xin, W.J. Shen, Chin. J. Catal., 2005, 26, 1-3.
[20] W. S. Zhang, A. Q. Wang, L. Li, X. D. Wang, T. Zhang, Catal. Today, 2008, 131, 457-463.
[21] K. Liu, A. Q. Wang, W. S. Zhang, J. H. Wang, Y. Q. Huang, J. Y. Shen, T. Zhang, J. Phys. Chem. C, 2008, 114, 8533-8541.
[22] Y. N. Sun, Z. H. Qin, M. Lewandowski, E. Carrasco, M. Sterrer, S. Shaikhutdinov, H. J. Freund, J. Catal., 2009, 266, 359-368.
[23] Q. Fu, W. X. Li, Y. X. Yao, H. Y. Liu, H. Y. Su, D. Ma, X. K. Gu, L. M. Chen, Z. Wang, H. Zhang, B. Wang, X. H. Bao, Science, 2010, 328, 1141-1144.
[24] P. Li, D. E. Miser, S. Rabiei, R. T. Yadav, M. R. Hajaligol, Appl. Catal. B, 2003, 43, 151-162.
[25] J. Lin, B. T. Qiao, J. Y. Liu, Y. Q. Huang, A. Q. Wang, L. Li, W. S. Zhang, L. F. Allard, X. D. Wang, T. Zhang, Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 2920-2924.
[26] J. Lin, B. T. Qiao, L. Li, H. L. Guan, C. Y. Ruan, A. Q. Wang, W. S. Zhang, X. D. Wang, T. Zhang, J.Catal., 2014, 319,142-149.
[27] H. L. Guan, J. Lin, L. Li, X. D. Wang, T. Zhang, Appl. Catal. B, 2016, 184, 299-308.
[28] B. T. Qiao, A. Q. Wang, L. Li, Q. Q. Lin, H. S. Wei, J. Y. Liu, T. Zhang, ACS Catal., 2014, 4, 2113-2117.
[29] B. T. Qiao, J. Lin, L. Li, A. Q. Wang, J. Y. Liu, T. Zhang, ChemCatChem, 2014, 6, 547-554.
[30] B. T. Qiao, A. Q. Wang, X. F. Yang, L. F. Allard, Z. Jiang, Y. T. Cui, J. Y. Liu, J. Li, T. Zhang, Nat. Chem.,2011, 3, 634-641.
[31] J. Lin, A. Q. Wang, B. T. Qiao, X. Y. Liu, X. F. Yang, X. D. Wang, J. X.Liang, J. Li, J. Y. Liu, T. Zhang, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 15314-15317.
[32] J. Lin, B. T. Qiao, N. Li, L. Li, X. C. Sun, J. Y. Liu, X. D. Wang, T. Zhang, Chem. Commun., 2015, 51, 7911-7914.
[33] X. F. Yang, A. Q. Wang, B. T. Qiao, J. Li, J. Y. Liu, T. Zhang, Acc. Chem. Res., 2013, 46, 1740-1748.
[34] H. Q. Zhu, Z. F. Qin, W. J. Shan, W. J. Shen, J. G. Wang, J. Catal., 2005, 233, 41-50.
[35] E. Y. Ko, E. D. Park, H. C. Lee, D. Lee, S. Kim, Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46, 734-737.
[36] S. Alayoglu, A. U. Nilekar, M. Mavrikakis, B. Eichhorn, Nat. Mater., 2008, 7, 333-338.
[37] D. Widmann, R.J. Behm, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 10241-10245.
[38] M. Okumura, N. Masuyama, E. Konishi, S. Ichikawa, T. Akita, J. Catal., 2002, 208, 485-489.
[39] F. Yang, S. Kundu, A. B. Vidal, J. Graciani, P. J. Ramírez, S. D. Senanayake, D. Stacchiola, J. Evans, P. F. Liu, J. Sanz, J. A. Rodriguez, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 10198-10202.
[40] I. X. Green, W. J. Tang, M. Neurock, J. T. Yates, Science, 2011, 333, 736-739.
[41] I. Lee, F. Zaera, J. Catal., 2014, 319, 155-162.
[42] H. L. Guan, J. Lin, B. T. Qiao, X. F. Yang, L. Li, S. Miao, J. Y. Liu, A. Q. Wang, X. D. Wang, T. Zhang, Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 2820-2824.
[43] K. Liu, A. Q. Wang, W. S. Zhang, J. H. Wang, Y. Q. Huang, X. F. Wang, J. Y. Shen, T. Zhang, Ind. Eng. Chem. Res., 2010, 50, 758-766.
[44] M. Daté, M. Okumura, S. Tsubota, M. Haruta, Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43, 2129-2132.
[45] J. Saavedra, H. A. Doan, C. J. Pursell, L. C. Grabow, B. D. Chandler, Science, 2014, 345, 1599-1602.
[46] H. F. Wang, R. Kavanagh, Y. L. Guo, Y. Guo, G. Z. Lu, P. Hu, Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 6657-6661.
[47] G. Šmit, S. Zrncevic, K. Lázár, J. Mol. Catal. A, 2006, 252, 103-106.
[48] S. Golunski, R. Rajaram, N. Hodge, G. J. Hutchings, C. J. Kiely, Catal. Today, 2002, 72, 107-113.
[49] A. Tomita, K. Shimizu, K. Kato, Y. Tai, Catal. Commun., 2012, 17, 194-199.
[50] A. Fukuoka, J. Kimura, T. Oshio, Y. Sakamoto, M. Ichikawa, J. Am. Chem. Soc., 2007, 29, 10120-10125.
[51] L. S. Xu, Y. S. Ma, Y. L. Zhang, Z. Q. Jiang, W. X. Huang, J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, 16366-16367.
[52] M. Yang, S. Li, Y. Wang, J. A. Herron, Y. Xu, L. F. Allard, S. Lee, J. Huang, M. Mavrikakis, M. Flytzani-Stephanopoulos, Science, 2014, 346, 1498-1501.
[53] G. X. Chen, Y. Zhao, G. Fu, P. N. Duchesne, L. Gu, Y. P. Zheng, X. F. Weng, M. S. Chen, P. Zhang, C. W. Pao, J. F. Lee, N. F. Zheng, Science, 2014, 344, 495-499.
[54] M. Haruta, Chem. Rec., 2003, 3, 75-87.
[55] A. A. Herzing, C. J. Kiely, A. F. Carley, P. Landon, G. J. Hutchings, Science, 2008, 321, 1331-1334.
[56] B. T. Qiao, J. Lin, A. Q. Wang, Y. Chen, T. Zhang, J. Y. Liu, Chin. J. Catal., 2015, 36, 1505-1511.
[57] B. T. Qiao, J. X. Liu, Y. G. Wang, Q. Q. Lin, X. Y. Liu, A. Q. Wang, J. Li, T. Zhang, J. Y. Liu, ACS Catal., 2015, 5, 6249-6254.
[58] H. V. Roy, P. Fayet, F. Patthey, W. D. Schneider, B. Delley, C. Masso-brio, Phys. Rev. B,1994, 49, 5611-5620.
[59] D. A. J. M. Ligthart, R. A. van Santen, E. J. M. Hensen, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 5306-5310.
[60] S. F. J. Hackett, R. M. Brydson, M. H. Gass, I. Harvey, A. D. Newman, K. Wilson, A. F. Lee, Angew. Chem. Int. Ed.,2007, 46, 8593-8596.
[61] W. E. Kaden, T. Wu, W. A. Kunkel, S. L. Anderson, Science, 2009, 326, 826-829.
[62] A. Guerrero-Ruiz, S. Yang, Q. Xin, A. Maroto-Valiente, M. Beni-to-Gonzalez, I. Rodriguez-Ramos, Langmuir, 2000, 16, 8100-8106.
[63] J. H. Fischer-Wolfarth, J. A. Farmer, J. M. Flores-Camacho, A. Gen-est, I. V. Yudanov, N. Rçsch, C. T. Campbell, S. Schauermann, H. J. Freund, Phys. Rev. B, 2010, 81, 241416/1-241416/4.
[64] M. Moses-DeBusk, M. Yoon, L. F. Allard, D. R. Mullins, Z. L. Wu, X. F. Yang, G. Veith, G. M. Stocks, C. K. Narula, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 12634-12637.
[65] E. J. Peterson, A. T. DeLaRiva, S. Lin, R. S. Johnson, H. Guo, J. T. Mil-ler, J. H. Kwak, C. H. F. Peden, B. Kiefer, L. F. Allard, F. H. Ribeiro, A. K. Datye, Nat. Commun., 2014, 5, 4885.
[66] E. G. Derouane, CATTECH, 2001, 5, 214-225.
[67] P. Sonström, D. Arndt, X. Wang, V. Zielasek, M. Bäumer, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 3888-3891.
[68] G. M. Veith, A. R. Lupini, S. J. Pennycook, N. J. Dudney, Chem-CatChem, 2010, 2, 281-286.
[69] X. G. Guo, Q. Fu, Y. X. Ning, M. M. Wei, M. R. Li, S. Zhang, Z. Jiang, X. H. Bao, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 12350-12353.
[70] M. Cargnello, V. V. T. Doan-Nguyen, T. R. Gordon, R. E. Diaz, E. A. Stach, R. J. Gorte, P. Fornasiero, C. B. Murray, Science, 2013, 34, 771-774.