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納米石墨烯鐵催化劑研究獲突破

中科院大連化物所鄧德會(huì)副研究員和包信和院士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，在長(zhǎng)期研究二維催化材料和納米限域催化的基礎(chǔ)上，成功地將FeN4結(jié)構(gòu)限域在納米石墨烯骨架中，使其具有優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性，能夠在室溫甚至0℃高選擇性地催化氧化苯生成苯酚。這一研究結(jié)果給低溫下高效選擇氧化的非貴金屬催化劑的設(shè)計(jì)提供了新的思路和借鑒，同時(shí)對(duì)于石墨烯制備技術(shù)的升級(jí)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)也是利好。

該研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過5年多的探索，通過高能球磨酞菁鐵分子與石墨烯納米片，控制球磨條件，巧妙地利用N原子與石墨烯的C原子形成強(qiáng)的共價(jià)鍵，使N原子作為一個(gè)“錨”來穩(wěn)定配位不飽和的鐵中心。

該研究團(tuán)隊(duì)還與東南大學(xué)、中科院物理所、加拿大等多方合作，實(shí)現(xiàn)了納米石墨烯限域單原子鐵催化劑研究的突破，首次觀察到FeN4在石墨烯骨架中的原子結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的理論計(jì)算表明，形成的FeN4結(jié)構(gòu)能夠在石墨烯骨架中有效穩(wěn)定，并且能高效分解雙氧水，進(jìn)而可以在室溫甚至0℃下催化苯氧化生成苯酚。