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        中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)制備34種單原子催化劑

        2020-01-05 15:49:41中國石化有機(jī)原料科技情報中心站
        石油煉制與化工 2020年7期
        關(guān)鍵詞:普適性電催化襯底

        近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一套利用電化學(xué)沉積制備單原子催化劑的普適性方法,并成功制備出34種單原子催化劑,覆蓋了多種過渡金屬和襯底。該研究成果發(fā)表于《自然·通訊》雜志。

        研究人員在電化學(xué)三電極體系下進(jìn)行電化學(xué)沉積,又探究了沉積條件對單原子形成的影響,發(fā)現(xiàn):當(dāng)金屬負(fù)載量低于某一限度時,可以獲得單原子;高于這一限度時則有金屬團(tuán)簇或顆粒形成,這一變化類似于液相中晶體生長中的成核過程。為了證明該方法的普適性,研究人員又在氫氧化鈷、硫化鉬、氧化錳、氮摻雜的碳等襯底上成功獲得覆蓋3d,4d,5d金屬的單原子催化劑,并且對所制備的單原子催化劑的結(jié)構(gòu)表征后發(fā)現(xiàn),陰極和陽極沉積獲得的同一單原子催化劑具有不同的電子結(jié)構(gòu),這為其在不同催化反應(yīng)中的應(yīng)用提供了可能。

        試驗(yàn)結(jié)果表明,陰極沉積所得的一些催化劑在電催化析氫反應(yīng)中表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能。同時,陽極沉積所得的一些催化劑在電催化析氧反應(yīng)中也表現(xiàn)出了良好的性能。該普適性方法不僅為單原子催化領(lǐng)域注入了新的活力,而且為今后系統(tǒng)性研究催化劑結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系提供了新的思路。

        單原子催化劑因?yàn)榫哂凶畲蠡脑永寐屎酮?dú)特的電子結(jié)構(gòu),在水解、氧還原、二氧化碳加氫、甲烷轉(zhuǎn)化等化學(xué)反應(yīng)中受到了廣泛關(guān)注。但目前合成單原子催化劑的方法對單原子和襯底都有較高的要求,還不能實(shí)現(xiàn)在任何襯底上制備任何的金屬單原子催化劑。因此,開發(fā)對襯底和金屬無選擇性的普適性單原子合成方法具有重要意義。

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