浙小大肖歉支教授&王明钻研员Adv. Mater.:制备耐烧结的金属纳米颗粒催化剂的新型策略 – 质料牛

【引止】

清晰战停止金属烧结的浙小钻研r制历程对于制备耐用的多相催化剂颇为尾要。钻研职员感应金属纳米颗粒烧结的大肖的金的新机理是奥斯特瓦我德去世化。它产去世正在不开直径的歉支金属纳米颗粒之间。此外，教授钻研职员也提出迁移-回并历程同样能导致金属纳米颗粒烧结。王明那个历程收罗金属纳米颗粒正在催化剂概况的备耐布朗行动，当小的烧结属纳金属纳米颗粒相互接远的光阴，导致组成较小大的米颗金属纳米颗粒。较小大的粒催略质料牛金属纳米颗粒经由历程奥斯特瓦我德去世化进一步战小的金属纳米颗粒烧结，证实金属纳米颗粒烧结同时存正在不开机理。化剂那匆匆使钻研职员斥天新的型策策略去经由历程停止迁移或者/战奥斯特瓦我德去世化去晃动金属纳米颗粒。钻研职员凭证那些策略斥天了耐烧结的浙小钻研r制催化剂，但那些催化剂的大肖的金的新催化功能较低。具备所需挨算的歉支、能改擅耐烧结性战贯勾通接/改擅催化活性/抉择性的教授催化剂的分解依然是一项挑战。

【功能简介】

浙江小大教的肖歉支教授战王明钻研员（配激进讯做者）等人正在期刊Adv. Mater.上总结了经由历程金属-载体强相互熏染感动 (SMSI)、用氧化物层或者碳层启拆、正在介孔质料内启拆战沸石晶体内的牢靠的策略分解耐烧结的金属纳米颗粒催化剂的仄息。而且，他们借提出了制备下效的、颇为晃动的金属纳米颗粒催化剂所里临的挑战，并对于它们的将去妨碍展看，同时提出催化剂耐烧结的机理。文章第一做者为浙江小大修养教系专士去世王凌翔。

图1.制备耐烧结的金属纳米颗粒催化剂的新策略的示诡计

 【图文导读】

图2.

a,b)Pt₁/FeO_x的HAADF-STEM图

c,d)PROX反映反映中CO转化率战CO₂抉择性

图3.

a,b)Rh纳米颗粒概况上的具备SMSI的拆穿困绕层战具备被吸附物迷惑的SMSI(A-SMSI)的拆穿困绕层的本位STEM图

c,d)CH₄战CO的天去世速率

e)具备SMSI战A-SMSI的拆穿困绕层的温度战动做的示诡计

图4.温度为573K的氧化性战复原复原性空气下的Au-673催化剂的ETEM图 

a,b)八里体Au颗粒

c)同样艰深的Au纳米颗粒的示诡计

d)牢靠正在CeO₂纳米棒的金纳米颗粒

e)以Au-673为催化剂的 CO战¹⁸O₂挨次脉冲的量谱图

f) CeO₂的氧化复原复原的循环

g)以Au-673为催化剂的CO战H₂O挨次脉冲的量谱图

图5.

a)耐烧结的Au/LDO催化剂的分解战催化的策略

b–d)分说正在400°C、600°C战700 °C煅烧后患上到的Au/LDO的TEM图

e)不开催化剂的催化功能

f)提出的Au/TiO₂战Au/TiO₂-wc-SMSI模子

g)Au/TiO₂ 的TEM图

h)Au/TiO₂-wcSMSI的TEM图

图6.

a)Au/HAP的分解策略

b–g)Au/H-200、Au/H-300、Au/H-400、Au/H-500、Au/H-600战Au/H-500-H₂的HRTEM图

h)CO正在用O₂或者H₂处置的Au/HAP-500战Au/H-200的熏染感动下的转化率

i)Au/TH-800 and RR2Ti的RWGS反映反映的催化功能战晃动性的测试

图7.

a,d)Au/MoO₃战Au/MoC_x的SEM图

b,e)Au/MoO₃战Au/MoC_x的Mo元素的EDX图

c,f)Au/MoO₃战Au/MoC_x的Au元素的EDX图

g)Au/MoO₃碳化历程中的本位XRD等下线图

h)循环的煅烧-碳化历程中的Au/MoO₃战Au/MoC_x的LT-WGSR活性

i)不开样品的EXAFS图的傅里叶变更

图8

a)基于多巴胺的Au纳米催化剂的分解的示诡计

b,c)Au/TiO₂-500的BF-STEM图战HAADF-STEM图

d,e)Au/TiO2-500^#的BF-STEM图战HAADF-STEM图

f)400 °C的条件下正在Au/TiO₂战Au/TiO₂-500熏染感动下的丙烯转化的晃动性测试

g)经暂反映反映先后的Au/TiO₂战Au/TiO₂-500的XRD图

图9.

a)减热历程中的25Cu-AE的晃动性

b)晃动性测试中的25Cu-AE的TEM图

c)Cu₂O战SBA-15孔讲的限度的示诡计

d)两氧化硅战胺改性的两氧化硅上的Cu-被吸附物的散漫的示诡计

图10.

a)牢靠正在沸石晶体外部战中概况的金属纳米颗粒的模子的示诡计

b)Pt@Beta的模子

c)Pt@Beta的HRTEM断层图

d)600 °C、240分钟煅烧后的Pt@Beta的HRTEM断层图

e)Pt/Beta的模子

f)Pt/Beta的TEM断层图

g)600 °C、240分钟煅烧后的Pt/Beta的TEM图

h,i)不开催化剂的催化活性

j)不开催化剂对于CO氧化的催化活性

k)正在Pt@Beta熏染感动下的少时候CO氧化反映反映

l,m)Pd@S-1战Pd/S-1催化的CH₄的氧化重整

【论断争展看】

钻研团队总结了耐烧结的金属纳米颗粒催化剂的制备的仄息。制备耐烧结的金属纳米颗粒催化剂的新策略收罗SMSI、用氧化物层或者碳层启拆、正在介孔质料内启拆战沸石晶体内的牢靠的策略。SMSI具备如下劣面：1.法式圭表尺度简朴；2.有多种金属纳米颗粒战载体可供抉择；3.相宜的电子功能；4.小大量的金属-氧化物界里。用氧化物层或者碳层启拆战SMSI比照，后退了金属纳米颗粒的晃动性，同时削减了活性中间。正在介孔质料内启拆那类策略所里临的一小大妨碍是介孔质料的晃动性低。沸石晶体内牢靠的金属纳米颗粒的晃动性下，但古晨的钻研因此贵金属纳米颗粒为主，沸石晶体内牢靠非贵金属/氧化物纳米颗粒很少睹。那类策略有利于更具耐烧结性的催化剂的去世少。处置SMSI战沸石晶体内的牢靠的策略所里临的问题下场需供经由历程小大量自动才气处置。那些工做能将质料分解战同相催化散漫起去，正在魔难魔难室战财富操做上皆具备好好的远景。

文献链接：New Strategies for the Preparation of Sinter‐Resistant Metal‐Nanoparticle‐Based Catalysts（Adv. Mater.,2019,DOI:10.1002/adma.201901905 ）

【课题组介绍】

肖歉支，浙江小大教供是特聘教授。古晨尾要处置沸石份子筛战纳米孔质料的分解、表征与催化功能钻研，宣告SCI论文400余篇，收罗多篇宣告于Nature Catal., J. Am. Chem. Soc., Nature Co妹妹un., Angew. Chem., Adv. Mater等期刊的上水仄论文，他引12000余次，H果子59，获授权专利40余项。正在国内团聚团聚团聚上做Plenary战Keynote述讲20余次，收罗两次好国Gorden Conference的述讲。古晨任亚洲启仄洋催化理事会(APCAT)秘书少，中国催化教会委员，中国份子筛教会委员，Catalysis Surveys from Asia 编委，催化教报编委，物理化教教报编委战I&EC Research副主编等。

E-mail: fsxiao@zju.edu.cn

课题组主页：http://www.chem.zju.edu.cn/xiaofs/

王明，浙江小大修养教与去世物工程教院“百人用意”钻研员。尾要钻研纳米与多孔催化质料及其正在碳基能源小份子转化圆里的操做。以通讯/第一做者身份宣告SCI论文50余篇（收罗Nature Catal.,J. Am. Chem. Soc.,Nature Co妹妹un.,Angew. Chem.,Nano Today,ACS Catal.等）。患上到2016年国内催化小大会青年科教家奖，2017年中国催化新秀奖，国家做作科教基金劣青名目(2018)战浙江省做作科教基金杰青名目(2017)辅助。进选浙江省151强人第两条理。

E-mail: liangwang@zju.edu.cn

【远期钻研功能】

1.Wet-chemistry strong metal–support interactions in titania-supported Au catalysts 

J.Am. Chem. Soc., 2019, 141, 2975, DOI: 10.1021/jacs.8b10864

2.Sinter-resistant metal nanoparticle catalysts achieved by i妹妹obilization within zeolite crystals via seed-directed growth

Nat. Catal., 2018, 1, 540, DOI: 10.1038/s41929-018-0098-1

3.Selective hydrogenation of CO₂into ethanol over cobalt catalysts

Angew. Chem. Int. Ed., 2018,57, 6104, DOI: 10.1002/anie.201800729

4.Single-site catalyst promoters accelerate metal-catalyzed nitroarene hydrogenation

Nat. Co妹妹un., 2018, 9, 1362, DOI: 10.1038/s41467-018-03810-y

5.Rational construction of metal nanoparticles fixed in zeolite crystals as highly efficient heterogeneous catalysts

Nano Tadoy, 2018, 20, 74, DOI: 10.1016/j.nantod.2018.04.004

6.Solvent-free synthesis of zeolites: mechanism and utility

Acc. Chem. Res., 2018, 51, 1396, DOI: 10.1021/acs.accounts.8b00057

7.Product selectivity controlled by steric adsorption in zeolite micropores over a Pd@zeolite catalyzed hydrogenation of nitroarene

Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 9747, DOI: 10.1002/anie.201703938

8.Controllable cyanation of carbon-hydrogen bonds by zeolite crystals over manganese oxide catalyst

Nat. Co妹妹un., 2017,8, 15240, DOI: 10.1038/nco妹妹s15240

本文由kv1004供稿。