3月17日,科技日報記者從中國科學院青島生物能源與過程研究所(以下簡稱“青島能源所”)獲悉,該所多孔催化材料研究組開發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,且催化劑的穩定性明顯提高。相關工作成果于近日發表在美國化學協會雜志《ACS納米》上。
碳載金屬催化劑是多相催化領域中研究最多的催化劑之一,被廣泛應用于電化學、生物質轉化、精細化工等催化過程。由于熱力學不穩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常出現脫落、團聚等現象,導致催化劑性能降低。將金屬納米顆粒限域到多孔碳的孔隙內,被認為是提高催化穩定性的有效方法。限域催化劑通常主要通過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為是更直接、更可控的方法,但也存在金屬團聚、孔結構破壞等風險。因此,設計新的制備方法實現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發了一種通用的硫醇輔助策略,通過向合成體系中加入疏水性硫醇,利用配位化學和親疏水作用,使硫醇將金屬前體“搬運”至介孔孔道內,最終得到介孔碳材料原位封裝的S摻雜PtCo合金納米顆粒。此策略操作簡易、過程簡單,僅需水熱和碳化兩步過程,過程易于放大,在1L容量反應釜中,單批次可以獲得21.5g催化劑,且催化劑的穩定性明顯提高。另外,此策略通過調整金屬前驅體組成,可廣泛合成單金屬、雙金屬、三金屬等多種封裝金屬催化劑。 |