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【48812】中科院大化所制备出高温安稳高载量单原子催化剂
来源： 行业新闻 时间： 2024-07-05 04:23:16
近来，大连化物所航天催化与新材料研讨中心乔波澜研讨员和张涛院士团队，与清华大学李隽教授，以及天津理工大学罗俊教授协作，在单原子催化方面取得新进展。使用金属-载体共价强相互作用成功制备出耐高温的高载量铂单原子催化剂，相关研讨成果以《不必缺点位点安稳的耐高温单原子催化剂》为题宣布在《天然通讯》上。
2011年，张涛研讨团队与清华大学李隽教授以及美国亚利桑那大学刘景月教授协作，在国际上初次报导了单原子催化剂的制备与功能，并在此基础上提出了“单原子催化”的概念，当金属以原子等级涣散于载体上形成单原子催化剂时，会表现出许多异于负载型纳米颗粒催化剂的特性，具有较高的外表能和热力学不安稳性，在高温条件下趋向于聚集成金属团簇乃至纳米颗粒，难以得到高温安稳的高载量单原子催化剂。
研讨团队在长时间探究单原子催化剂的制备和安稳机制的基础上，发现以共沉淀法制备的Pt1/FeOx单原子催化剂在800℃高温焙烧后仍然完全坚持原子级涣散，证明金属与载体之间的强相互作用使单原子催化剂具有优异才能的耐热性。依此提出依托金属-载体共价强相互作用来安稳活性金属，使单原子催化剂完全脱节载体缺点位数量对金属载量的约束。试验证明，负载在氧化铁载体上的Pt纳米颗粒，在空气中高温焙烧即可得到铂单原子催化剂，质量负载量可达1%。对照试验和理论核算阐明铂纳米颗粒受热涣散并安稳成单原子的现象与载体外表的缺点无关，而是取决于载体自身的性质。在可复原氧化物载体（Fe2O3）上，铂纳米颗粒焙烧后会自发涣散成单原子，而在非复原性载体（Al2O3）上，铂纳米颗粒受热将聚会成更大的颗粒。把氧化铁掺杂到氧化铝载体中可有用调理载体与金属的相互作用，有利于Pt纳米颗粒的热涣散。在甲烷催化焚烧反响进程中，氧化铁负载的Pt纳米颗粒原位转化成Pt单原子催化剂，并表现出杰出的催化活性和热安稳性。
本项研讨提醒了负载型纳米颗粒催化剂热解涣散成单原子催化剂的进程，开始探究了金属-载体共价强相互作用对活性金属的安稳机制，为规划耐高温、高载量的单原子催化系统供给了理论按照和重要学习。