Catalytic performance of cobalt oxide-supported gold-palladium nanocatalysts for the removal of toluene and o-xylene

doi:10.1016/S1872-2067(16)62569-X

Abstract

Abstract:

Using the molten salt and polyvinyl alcohol-protected reduction method, we fabricated Co₃O₄ octahedron-supported Au-Pd (x(AuPd_y)/Co₃O₄; x=(0.18, 0.47, and 0.96) wt%; y (Pd/Au molar ratio)=1.85-1.97) nanocatalysts. The molten salt-derived Co₃O₄ sample possessed well-defined octahedral morphology, with an edge length of 300 nm. The Au-Pd nanoparticles, with sizes of 2.7-3.2 nm, were uniformly dispersed on the surface of Co₃O₄. The 0.96(AuPd_1.92)/Co₃O₄ sample showed the highest catalytic activity for toluene and o-xylene oxidation, and the temperature required for achieving 90% conversion of toluene and o-xylene was 180 and 187℃, respectively, at a space velocity of 40000 mL/(g·h). The high catalytic performance of Co₃O₄ octahedron-supported Au-Pd nanocatalysts was associated with the interaction between Au-Pd nanoparticles and Co₃O₄ and high concentration of adsorbed oxygen species.

Key words: Molten salt, Cobalt oxide, Au-Pd nanoparticle, Volatile organic compound, Catalytic oxidation

Zhiwei Wang, Yuxi Liu, Tao Yang, Jiguang Deng, Shaohua Xie, Hongxing Dai. Catalytic performance of cobalt oxide-supported gold-palladium nanocatalysts for the removal of toluene and o-xylene[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2017, 38(2): 207-216.

×
share this article

Add to citation manager EndNote|Ris|BibTeX

URL: https://www.cjcatal.com/EN/10.1016/S1872-2067(16)62569-X

https://www.cjcatal.com/EN/Y2017/V38/I2/207

References

[1] J. P. Zhu, S. L. Wong, S. Cakmak, Environ. Sci. Technol., 2013, 47, 13276-13283.
[2] D. R. Gentner, D. R. Worton, G. Isaacman, L. C. Davis, T. R. Dallmann, E. C. Wood, S. C. Herndon, A. H. Goldstein, R. A. Harley, Environ. Sci. Technol., 2013, 47, 11837-11848.
[3] Y. X. Liu, J. G. Deng, S. H. Xie, Z. W. Wang, H. X. Dai, Chin. J. Catal., 2016, 37, 1193-1205.
[4] X. L. Weng, D. D. Tan, X. L. Cao, J. Y. Zhang, Z. B. Wu, Catal. Sci. Technol., 2016, 6, 2901-2904.
[5] Q. J. Meng, W. L. Wang, X. L. Weng, Z. B. Wu, Y. Liu, H. Q. Wang, J. Phys. Chem. C, 2016, 120, 3259-3266.
[6] H. J. Wu, G. Pantaleo, V. L. Parola, A. M. Venezia, X. Collard, C. Aprile, L. F. Liotta, Appl. Catal. B, 2014, 156-157, 350-361.
[7] H. J. Wu, L. D. Wang, J. Q. Zhang, Z. Y. Shen, J. H. Zhao, Catal. Com-mun., 2011, 12, 859-865.
[8] H. J. Wu, L. D. Wang, Z. Y. Shen, J. H. Zhao, J. Mol. Catal. A, 2011, 351, 188-195.
[9] N. L. Qiao, Y. Li, N. Li, X. Zhang, J. Cheng, Z. P. Hao, Chin. J. Catal., 2015, 36, 1686-1693.
[10] T. Masui, H. Imadzu, N. Matsuyama, N. Imanaka, J. Hazard. Mater., 2010, 176, 1106-1109.
[11] Z. Abdelouahab-Reddam, R. E. Mail, F. Coloma, A. Sepúlveda-Escribano, Catal. Today, 2015, 249, 109-116.
[12] Y. X. Liu, H. X. Dai, J. G. Deng, S. H. Xie, H. G. Yang, W. Tan, W. Han, Y. Jiang, G. S. Guo, J. Catal., 2014, 309, 408-418.
[13] K. Persson, L. D. Pfefferle, W. Schwartz, A. Ersson, S. G. Jaras, Appl. Catal. B, 2007, 74, 242-250.
[14] S. H. Xie, H. X. Dai, J. G. Deng, Y. X. Liu, H. G. Yang, Y. Jiang, W. Tan, A. S. Ao, G. S. Guo, Nanoscale, 2013, 5, 11207-11219.
[15] S. H. Xie, J. G. Deng, S. M. Zang, H. G. Yang, G. S. Guo, H. Arandiyan, H. X. Dai, J. Catal., 2015, 322, 38-48.
[16] S. H. Xie, J. G. Deng, Y. X. Liu, Z. H. Zhang, H. G. Yang, Y. Jiang, H. Arandiyan, H. X. Dai, C. T. Au, Appl. Catal. A, 2015, 507, 82-90.
[17] W. Tan, J. G. Deng, S. H. Xie, H. G. Yang, Y. Jiang, G. S. Guo, H. X. Dai, Nanoscale, 2015, 7, 8510-8523.
[18] D. I. Enache, J. K. Edwards, P. Landon, B. Solsona-Espriu, A. F. Carley, A. A. Herzing, M. Watanabe, C. J. Kiely, D. W. Knight, G. J. Hutchings, Science, 2006, 311, 362-365.
[19] M. S. Chen, D. Kumar, C. W. Yi, D. W. Goodman, Science, 2005, 310, 291-293.
[20] L. F. Liotta, H. J. Wu, G. Pantaleo, A. M. Venezia, Catal. Sci. Technol., 2013, 3, 3085-3102.
[21] H. J. Wu, G. Pantaleo, G. Di. Carlo, S. Guo, G. Marcì, P. Concepción, A. M. Venezia, L. F. Liotta, Catal. Sci. Technol., 2015, 5, 1888-1901.
[22] G. L. Wu, Y. H. Cheng, Y. Y. Ren, Y. Q. Wang, Z. D. Wang, H. J. Wu, J. Alloy. Compd., 2015, 652, 346-350.
[23] H. J. Wu, G. L. Wu, Y. Y. Ren, X. H. Li, L. D. Wang, Chem. Eur. J., 2016, 22, 8864-8871.
[24] H. J. Wu, L. D. Wang, Appl. Surf. Sci., 2014, 288, 398-404.
[25] X. M. Zhang, Y. Q. Deng, P. F. Tian, H. H. Shang, J. Xu, Y. F. Han, Appl. Catal. B, 2016, 191, 179-191.
[26] B. Y. Bai, H. Arandiyan, J. H. Li, Appl. Catal. B, 2013, 142-143, 677-683.
[27] B. Y. Bai, J. H. Li, J. M. Hao, Appl. Catal. B, 2015, 164, 241-250.
[28] Q. Liu, L. C. Wang, M. Chen, Y. Cao, H. Y. He, K. N. Fan, J. Catal., 2009, 263, 104-113.
[29] H. G. Yang, H. X. Dai, J. G. Deng, S. H. Xie, W. Han, W. Tan, Y. Jiang, C. T. Au, ChemSusChem, 2014, 7, 1745-1754.
[30] R. Gao, J. Z. Zhu, X. L. Xiao, Z. B. Hu, J. J. Liu, X. F. Liu, J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 4516-4523.
[31] L. H. Hu, K. Q. Sun, Q. Peng, B. Q. Xu, Y. D. Li, Nano Res., 2010, 3, 363-368.
[32] L. H. Hu, Q. Peng, Y. D. Li, ChemCatChem, 2011, 3, 868-874.
[33] J. G. Deng, S. N. He, S. H. Xie, H. G. Yang, Y. X. Liu, G. S. Guo, H. X. Dai, Environ. Sci. Technol., 2015, 49, 11089-11095.
[34] C. V. Schenck, J. G. Dillard, J. W. Murray, J. Colloid. Interf. Sci., 1983, 95, 398-409.
[35] L. F. Liotta, G. Di Carlo, G. Pantaleo, A. M. Venezia, G. Deganello, Appl. Catal. B, 2006, 66, 217-227.
[36] S. Rousseau, S. Loridant, P. Delichere, A. Boreave, J. P. Deloume, P. Vernoux, Appl. Catal. B, 2009, 88, 438-447.
[37] S. Ponce, M. A. Pena, J. L. G. Fierro, Appl. Catal. B, 2000, 24, 193-205.
[38] D. C. Kim, S. K. Ihm, Environ. Sci. Technol., 2001, 35, 222-226.
[39] Y. C. Wei, J. Liu, Z. Zhao, Y. S. Chen, C. M. Xu, A. J. Duan, G. Y. Jiang, H. He, Angew. Chem. Int. Ed., 2011, 50, 2326-2329.
[40] Y. X. Liu, H. X. Dai, J. G. Deng, L. Zhang, B. Z. Gao, Y. Wang, X. W. Li, S. H. Xie, G. S. Guo, Appl. Catal. B, 2013, 140-141, 317-326.
[41] S. Y. Huang, C. B. Zhang, H. He, J. Environ. Sci., 2013, 25, 1206-1212.
[42] G. J. Zhang, Y. E. Wang, X. Wang, Y. Chen, Y. M. Zhou, Y. W. Tang, L. D. Lu, J. C. Bao,T. H. Lu, Appl. Catal. B, 2011, 102, 614-619.
[43] K. R. Priolkar, P. Bera, P. R. Sarode, M. S. Hegde, S. Emura, R. Kumashiro, N. P. Lalla, Chem. Mater., 2002, 14, 2120-2128.
[44] Y. X. Liu, H. X. Dai, J. G. Deng, X. W. Li, Y. Wang, H. Arandiyan, S. H. Xie, H. G. Yang, G. S. Guo, J. Catal., 2013, 305, 146-153.
[45] P. Bracconi, L. C. Dufour, J. Phys. Chem., 1975, 79, 2400-2405.
[46] B. Solsona, T. E. Davies, T. Garcia, I. Vazquez, A. Dejoz, S. H. Taylor, Appl. Catal. B, 2008, 84, 176-184.
[47] L. P. Zeng, K. Z. Li, F. Huang, X. Zhu, H. C. Li, Chin. J. Catal., 2016, 37, 908-922.
[48] Y. F. Wang, C. B. Zhang, Y. B. Yu, R. L. Yue, H. He, Catal. Today, 2015, 242, 294-299.
[49] C. Y. Ma, Z. Mu, J. J. Li, Y. G. Jin, J. Cheng, G. Q. Lu, Z. P. Hao, S. Z. Qiao, J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 2608-2613.
[50] M. Hosseini, S. Siffert, R. Cousin, A. Aboukaïs, Z. Hadj-Sadok, B. L. Su, C. R. Chim., 2009, 12, 654-659.
[51] K. J. Kim, H. G. Ahn, Appl. Catal. B, 2009, 91, 308-318.
[52] Y. F. Wang, C. B. Zhang, F. D. Liu, H. He, Appl. Catal. B, 2013, 142-143, 72-79.
[53] Z. X. Wu, J. G. Deng, S. H. Xie, H. G. Yang, X. T. Zhao, K. F. Zhang, H. X. Lin, H. X. Dai, G. S. Guo, Microporous Mesoporous Mater., 2016, 224, 311-322.