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3月17日,科技日?qǐng)?bào)記者從中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“青島能源所”)獲悉,該所多孔催化材料研究組開(kāi)發(fā)了一種通用的硫醇輔助策略,合成介孔碳限域的硫摻雜金屬催化劑,且催化劑的穩(wěn)定性明顯提高。相關(guān)工作成果于近日發(fā)表在美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)雜志《ACS納米》上。
碳載金屬催化劑是多相催化領(lǐng)域中研究最多的催化劑之一,被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)、生物質(zhì)轉(zhuǎn)化、精細(xì)化工等催化過(guò)程。由于熱力學(xué)不穩(wěn)定性以及與碳載體的相互作用較弱,載體表面的金屬納米顆粒經(jīng)常出現(xiàn)脫落、團(tuán)聚等現(xiàn)象,導(dǎo)致催化劑性能降低。將金屬納米顆粒限域到多孔碳的孔隙內(nèi),被認(rèn)為是提高催化穩(wěn)定性的有效方法。限域催化劑通常主要通過(guò)后封裝和原位封裝策略制備,其中原位封裝策略在概念上被認(rèn)為是更直接、更可控的方法,但也存在金屬團(tuán)聚、孔結(jié)構(gòu)破壞等風(fēng)險(xiǎn)。因此,設(shè)計(jì)新的制備方法實(shí)現(xiàn)金屬顆粒在多孔碳孔隙的原位封裝是十分必要的。 青島能源所多孔催化材料研究組開(kāi)發(fā)了一種通用的硫醇輔助策略,通過(guò)向合成體系中加入疏水性硫醇,利用配位化學(xué)和親疏水作用,使硫醇將金屬前體“搬運(yùn)”至介孔孔道內(nèi),最終得到介孔碳材料原位封裝的S摻雜PtCo合金納米顆粒。此策略操作簡(jiǎn)易、過(guò)程簡(jiǎn)單,僅需水熱和碳化兩步過(guò)程,過(guò)程易于放大,在1L容量反應(yīng)釜中,單批次可以獲得21.5g催化劑,且催化劑的穩(wěn)定性明顯提高。另外,此策略通過(guò)調(diào)整金屬前驅(qū)體組成,可廣泛合成單金屬、雙金屬、三金屬等多種封裝金屬催化劑。 |