催化前沿每周精选丨0930-1006
纳米人 纳米人 2019-10-11

1. 张涛/王爱琴Chem. Rev.:负载型金属催化剂上的选择性加氢:从纳米粒子到单原子

选择性催化加氢在石化和精细化工行业都有广泛的应用,然而,当底物中同时存在两个或多个官能团时,选择性加氢仍然具有挑战性。“活性位点隔离”是应对这一挑战的有效策略,已经开发出多种方法来进行位点隔离。近日,中科院大连化物所张涛王爱琴等对这些方法进行了总结,包括在金属表面吸附/接枝含N/S的有机分子;通过掺杂或强金属-载体相互作用用金属氧化物部分覆盖活性金属表面;将活性金属纳米颗粒限域在微孔或中孔载体;生成具有相对惰性的金属(IB和IIB)或非金属元素(B,C,S等)的双金属合金或金属间化合物或核壳结构;以及在可还原氧化物或惰性金属上构建单原子催化剂。

 

作者讨论了每种隔离方法对炔烃/二烯生成单烯,α,β-不饱和醛/酮生成不饱和醇,以及硝基芳烃生成相应的苯胺这三种类型的化学选择性加氢反应的优点和缺点。作者还讨论了影响催化活性/选择性的关键因素,特别是活性位的几何结构和电子结构,目的是理解开发高效和高选择性氢化反应及其它转化反应催化剂的基本原理。

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Leilei Zhang, Maoxiang Zhou, Aiqin Wang* and Tao Zhang*. Selective Hydrogenation over Supported Metal Catalysts: From Nanoparticles to Single Atoms. Chem. Rev., 2019

DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00230

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemrev.9b00230

 

2. Nat. Commun.:纳米金刚石-石墨烯上锚定Cu1物种实现高效高选择性乙炔半氢化

设计廉价,无毒且储量丰富的过渡金属催化剂进行炔烃的选择性加氢在工业界和学术界都仍然是一个挑战。近日,中国科学院金属研究所刘洪阳北京大学马丁中国科学院上海应用物理研究所姜政等多团队合作,报道了一种新型的原子分散的铜负载在有缺陷的纳米金刚石-石墨烯(ND@G)上的催化剂,该催化剂对乙炔选择性加氢转化为乙烯具有出色的催化性能,具有高转化率(95%),高选择性(98%)和良好的稳定性(超过60 h)。通过Cu-C键锚定在石墨烯上的具有独特结构特征Cu原子确保了乙炔的高效活化和乙烯的轻松脱附,这是催化剂高活性和高选择性的关键。

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Fei Huang, Yuchen Deng, Yunlei Chen, Xiangbin Cai, , Zheng Jiang*, Anchoring Cu1 species over nanodiamond-graphene for semi-hydrogenation of acetylene. Nat. Commun., 2019

DOI: 10.1038/s41467-019-12460-7

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12460-7

 

3. Nat. Commun.:原子有序的非贵金属Co3Ta金属间纳米颗粒用做高性能肼电氧化催化剂

纳米级金属间化合物在燃料电池应用中引起了极大的兴趣。然而,由于极其亲氧的性质和非常负的还原电位,非贵金属过渡金属间金属纳米粒子的合成仍然是一个艰巨的挑战。近日,北京大学Dingguo Xia等成功地合成了非贵金属Co3Ta金属间化合物纳米颗粒,其具有均匀的5 nm的尺寸。

 

作者通过原子结构表征和X射线吸收精细结构测量证实了其原子有序金属间结构。作为肼氧化反应的电催化剂,Co3Ta纳米粒子的起始电势为-0.086 V(相对于可逆氢电极),单位活性位点的活性为市售Pt/C的两倍(+0.06 V),是已报到的电催化剂的顶尖水平。DFT计算表明,Co-Ta桥位点为活性最高的位点。当N2H4吸附在Co-Ta桥活性位上时,氢解离步骤的活化能显着降低,从而有助于显著提高活性。

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Guang Feng, Dingguo Xia*, et al. Atomically ordered non-precious Co3Ta intermetallic nanoparticles as high-performance catalysts for hydrazine electrooxidation. Nat. Commun., 2019

DOI: 10.1038/s41467-019-12509-7

https://www.nature.com/articles/s41467-019-12509-7

 

4. JACS:分子锰催化剂高效催化CO低温加氢制甲醇

由合成气(CO / H2混合物)合成甲醇是最大的人造化学品产业之一,年产量达到1亿吨。当前的工业方法是使用铜锌基非均相催化剂在高温(200–300°C)高压(50–100 atm)下进行。近日,罗斯托克大学莱布尼兹催化研究所Matthias BellerCreativeQuantum GmbH Marek P. Checinski等报道了一种分子定义的锰催化剂,该催化剂可将CO进行低温/低压(120-150°C,50 bar)加氢制甲醇,最高TON达3170。

 

作者通过量子力学模拟虚拟高通量筛选对这种新方法进行了评估和优化。研究发现,实现该催化剂高性能的关键是使用胺基助催化剂,该助催化剂捕获CO生成甲酰胺中间体,然后再进行锰催化的氢解反应,再生该助催化剂。

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Pavel Ryabchuk, Marek P. Checinski*, Matthias Beller*, et al. A Molecularly-defined Manganese Catalyst for Low Temperature Hydrogenation of Carbon Monoxide to Methanol. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b08990

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08990

 

5. JACS:在Ni纳米颗粒上直接生长高应变Pt岛实现高效HER

在晶格失配的Ni纳米颗粒上直接生长Pt岛在合成上具有挑战,但这是创建高应变Pt原子用于电催化的有前途的策略。近日,新南威尔士大学Richard D. Tilley等通过使用非常温和的反应条件,将具有可调应变的Pt岛直接生长在支化的Ni颗粒上。

 

在pH=13的电解质中,高应变的1.9 nm Pt岛在Ni纳米颗粒上表现出较高的比活性和最高的HER质量活性。这些结果表明通过调节Pt岛的大小控制应变可以提高其HER活性。

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Ali Alinezhad, Richard D. Tilley*, et al. Direct growth of highly strained Pt islands on branched Ni nanoparticles for improved hydrogen evolution reaction activity. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b07659

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b07659

 

6. JACS:Re(tBu-bpy)(CO)3Cl负载在多壁碳纳米管上实现选择性还原水中的CO2

近日,加州大学圣地亚哥分校Clifford P. Kubiak等制备了Re(tBu-bpy)(CO)3Cl负载在多壁碳纳米管(MWCNT)上的催化剂,该催化剂可选择性地将水中的CO2电化学还原为CO。在CO2饱和的KHCO3水溶液中,该催化剂电催化CO2还原电流密度为〜4 mA/cm2,选择性(FECO)为99%(-0.56 V vs. RHE)。Re(tBu-bpy)(CO)3Cl催化剂作为有机溶剂中的均相催化剂已被广泛研究。

 

与在乙腈溶液中的分子催化剂相比,在碳纳米管上负载Re(tBu-bpy)(CO)3Cl可增加电流密度,降低过电势,保留将CO2还原为CO的选择性,并允许在pH=7.3的水中进行操作。Re/MWCNT电催化剂的TON> 5600,TOF> 1.6 s-1,是一种高效,稳定,易于制备且可扩展的电催化材料。

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Almagul Zhanaidarova, Clifford P. Kubiak*, et al. Re(tBu-bpy)(CO)3Cl supported on multi-walled carbon nanotubes selectively reduces CO2 in water. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b08445

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08445

 

7. JACS:MOF转变产生的Bi单原子催化剂高效电催化还原CO2

电催化CO2还原反应(CO2RR)是促进碳平衡和应对全球气候变化的一种有希望的策略。但是,CO2还原技术的广泛应用取决于选择性和高效催化CO2还原的电催化系统。近日,北京理工大学Jiatao ZhangHongpan Rong清华大学李亚栋王定胜等合作在通过对铋基金属有机框架(Bi-MOF)和双氰胺(DCD)进行热分解得到了多孔碳网上具有Bi-N4位点的催化剂用于CO2RR。

 

有趣的是,原位环境透射电子显微镜分析表明,Bi-MOF先热分解还原为Bi纳米颗粒(NPs),随后Bi NPs在DCD分解释放的NH3辅助下再原子化。该催化剂在0.39 V(vs RHE)的低过电位下电催化CO2还原得到CO具有高的法拉第效率(FECO高达97%)和高的TOF(5535 h-1)。进一步实验和DFT计算结果表明,单原子Bi-N4位点同时是CO2活化和快速形成具有低自由能垒的关键中间COOH*的主要活性中心。

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Erhuan Zhang, Tao Wang, Ke Yu, Hongpan Rong,* Dingsheng Wang,* Jiatao Zhang,* Yadong Li*, et al. Bismuth Single Atoms Resulting from Transformation of Metal-Organic Frameworks and Their Use as Electrocatalysts for CO2 Reduction. J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b08259

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b08259

 

8. Angew: 黑二氧化锡纳米管负载黑磷量子点BP@SnO2-x双活性催化剂用作高活性固氮催化剂

氨是一种常见的化工原料,被广泛用于工、农业生产和能源储存转化等领域。传统的制氨技术主要是Haber-Bosch法,但该技术耗能巨大,且排放大量的温室气体CO2,会加重能源危机和环境问题,因此寻找一种绿色环保、低能耗的合成氨方法具有重要意义。近年来,电化学固氮(还原氮气生成氨反应,NRR)逐渐成为了一种研究广泛的合成氨新路径,它可以在常温常压下进行,是一种可持续、无污染、经济安全的合成氨新技术。目前,电催化固氮技术所使用的电催化剂主要集中于贵金属,其高昂的成本与较低的效率制约着该技术的发展。

 

鉴于此,东华大学的丁彬教授团队以黑磷(BP)量子点作为非金属催化剂,并通过低温硼氢化钠还原法合成了富含氧空位的黑二氧化锡(SnO2-x)纳米管,将其作为载体,通过配位自组装将黑磷量子点均匀地负载在黑二氧化锡纳米管上,制备得到BP@SnO2-x双活性催化剂。其中,黑磷量子点具有较大的比表面积和丰富的活性位点,而黑二氧化锡纳米管除了本身具有优异的电导率及催化活性,还可以有效抑制黑磷量子点团聚并提高结构稳定性,它们的协同效应使BP@SnO2-x双活性催化剂具有优异的催化氮还原活性和循环稳定性。该工作为设计制备新型、高效、廉价、绿色的非贵金属催化剂材料提供了一种新的策略。

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Yi-Tao Liu, Di Li, Jianyong Yu, Bin Ding*. Stable Confinement of Black Phosphorus Quantum Dots on Black Tin Oxide Nanotubes: A Robust, Double‐Active Electrocatalyst toward Efficient Nitrogen Fixation. Angew. Chem. Int. Ed., 2019.

DOI: 10.1002/anie.201908415

https://doi.org/10.1002/anie.201908415

 

9. Angew: MOF负载Pd/Cu催化剂用于钯催化需氧氧化体系

钯催化剂具有活性高、选择性好的优势,被广泛引用于有机合成反应,但在使用过程中钯催化剂经常会由于本身颗粒聚集、晶格变化等原因而活性下降。

 

鉴于此,华南理工大学的江焕峰教授任颜卫副教授通过溶剂热法和后合成修饰法合成了MOF负载Pd/Cu催化剂(MOF-Pd/Cu),MOFs的空间限域效应有利于稳定零价钯物种,抑制钯颗粒聚集,并且MOFs的高比表面积还可提高氧气吸附能力和电子传递速率,该催化剂具有优异的催化活性,远优于Pd均相催化体系,而且具有较好的循环稳定性。该工作为设计合成高活性、高稳定性的钯基催化剂提供了一种新的思路。

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Jiawei Li, Jianhua Liao, Yanwei Ren*, Chi Liu, Chenglong Yue, Jiaming Lu, Huanfeng Jiang*. Palladium Catalysis for Aerobic Oxidation Systems Using Robust Metal–Organic Framework. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201909661

http://doi.org/10.1002/anie.201909661

 

10. AM: 电催化CO2还原的电极材料工程:能量输入和转换效率

电催化CO2还原技术(ECR)可以利用大气中的CO2作为工业生产和日常生活所需的原料,可以同时缓解CO2引起的温室效应和日益增长的能源需求,是一项很有潜力的技术。近年来,各种新型电极材料的设计制备使ECR系统得到了长足的发展。

 

最近,华盛顿州立大学Yuehe Li教授南京大学的朱俊杰教授合作综述了ECR系统中阳极材料和阴极催化剂在高效能量输入和有效的多相催化转化领域的研究进展。基于能源性质和阳极材料作用的不同,他们对ECR系统的基本原理,包括光电阳极辅助ECR系统和生物阳极辅助ECR系统,都进行了详细的介绍。此外,还介绍了ECR的阴极反应机理和反应途径,并讨论了提高ECR转化率和选择性的不同阴极催化剂设计策略。同时,还介绍了阳极材料和阴极催化剂所面临的新挑战和未来的发展方向。该工作有利于促进ECR系统的进一步发展。

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Rong-Bin Song, Wenlei Zhu, Jiaju Fu, Ying Chen, Lixia Liu, Jian-Rong Zhang, Yuehe Lin, Jun-Jie Zhu. Electrode Materials Engineering in Electrocatalytic CO2 Reduction: Energy Input and Conversion Efficiency. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201903796

https://doi.org/10.1002/adma.201903796

 

11. AM: 二维电催化剂将地球储量丰富的小分子电催化转化为有附加值的化学品的研究进展和展望

将地球储量丰富的小分子电催化转化为有附加值的化学品具有巨大的社会经济和环境效益。在这类电化学转化中,二维电催化剂是一类具有巨大应用潜力的新型高性能电催化剂。近日,格里菲斯大学的Huijun Zhao教授课题组对在二维电催化剂的最新进展进行了综述,包括利用水、N2、O2、Cl和甲烷等作为氮还原的反应物(N2→NH3),两电子ORR反应(O2→过氧化氢),析氯反应(Cl→氯),以及甲烷部分氧化(CH4→CH3OH)反应生成NH3、H2O2、Cl2和CH3OH等新兴领域的应用。

 

这有点难度,和CH3OH新兴应用,而且重点阐述了二维形貌结构的特点和构建高性能二维电催化剂的策略,利用这些特征创造高性能的二维电催化剂,最后对上述每种反应的二维电催化剂所面临的挑战和未来发展的方向进行了展望。

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Huajie Yin, Yuhai Dou, Shan Chen, Zhengju Zhu, Porun Liu*, Huijun Zhao*. 2D Electrocatalysts for Converting Earth-Abundant Simple Molecules into Value-Added Commodity Chemicals: Recent Progress and Perspectives. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201904870

https://doi.org/10.1002/adma.201904870

 

12. APPL CATAL B-ENVIRON: 缺陷和MN4双活性位点协同提升ORR催化活性

缓慢的氧还原反应(ORR)是制约金属-空气电池和氢燃料电池发展的重要因素之一,而传统高催化活性的贵金属催化剂极高高昂、储量有限,因此,设计制备高活性、低成本的非贵金属催化剂是研究人员关注的重要的方向。其中,非贵金属-氮-碳催化剂和无金属杂元素掺杂多孔碳材料是其中重要的两类具有巨大潜力的催化剂,非贵金属-氮-碳催化剂中的金属和氮配位位点MN4是催化活性中心,而无金属杂元素掺杂多孔碳材料的活性中心主要是缺陷和杂原子,目前,制备同时具有这两种活性中心的研究相对较少。

 

近日,郑州大学的张佳楠教授团队以酞氰铁分子为Fe源,通过高温煅烧法合成富含缺陷的多孔碳材料,然后再通过湿化学方法制备了同时具有两种活性位点的FePc@N,P-DC催化剂,该催化剂的电化学催化性能相比单一活性位点的催化剂得到显著提升,其半波电位为0.903V,极限电流密度为5.97 mA/cm2。该工作为不同催化活性位点之间的协同作用提供了新的理解。

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Wenzheng Cheng, Pengfei Yuan*, Zirui Lv, Yingying Guo, Yueyang Qiao, Xiaoyi Xue, Xin Liu, Wenlong Bai, Kaixue Wang, Qun Xu, Jianan Zhang*. Boosting defective carbon by anchoring well-defined atomically dispersed metal-N4sites for ORR, OER, and Zn-air batteries. Applied Catalysis B: Environmental, 2019.

DOI:10.1016/j.apcatb.2019.118198

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.118198

 

13. AEM: 碳布负载Cr掺杂Co4N纳米棒阵列催化剂用于碱性电解水催化

氢能的开发利用对于解决能源危机和环境污染问题具有重要意义,电化学分解水产氢是制备氢能的一种重要方式,然而,HER和OER缓慢的动力学反应极大地限制了电解水产氢效率,尤其是在碱性介质中的HER动力学比酸性介质中的HER动力学低约两到三个数量级,因此,设计制备高效的电催化剂催化碱性介质中的HER亟待解决。

 

鉴于此,武汉大学的罗威教授陈胜利教授团队通过水热法和高温氮化工艺制备了碳布负载Cr掺杂Co4N纳米棒阵列催化剂(Cr-Co4N/CC),Cr掺杂奇高了调节Co电子结构和促进水吸附和解离的亲氧位点的协同效应,因此Cr-Co4N/CC在碱性介质中对HER具有优异的催化活性,其在1 mol/L KOH溶液中,获得10 mA/cm2的电流密度仅需要21 mV的过电位,并且具有很好的循环稳定性。此外,研究发现掺杂其他高正价的过渡金属(Mo,Mn,Fe)也会大大提高催化HER的性能,该工作为设计制备高催化活性的HER催化剂提供了一种新的思路。

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Na Yao, Peng Li, Zirui Zhou, Yuanmeng Zhao, Gongzhen Cheng, Shengli Chen*, Wei Luo*. Synergistically Tuning Water and Hydrogen Binding Abilities Over Co4N by Cr Doping for Exceptional Alkaline Hydrogen Evolution Electrocatalysis. Advanced Energy Materials, 2019.

DOI:10.1002/aenm.201902449

https://doi.org/10.1002/aenm.201902449

 

14. ACS Nano: 调控载体和催化剂间界面提高电催化析氢活性

电解水制氢是生产氢能的重要方式之一,由于HER动力学缓慢,需要高效的催化剂来加速反应。研究人员对如何提高催化剂的利用率和本征活性进行了大量的研究,然而关于载体对催化剂的影响的研究较少。

 

鉴于此,近日清华-伯克利深圳学院刘碧录研究员澳大利亚斯威本科技大学孙成华教授团队合作,以导电性良好的TaS2为研究对象,研究了催化剂和载体之间的相互作用,研究发现催化剂与载体界面上的晶格匹配效应和电荷转移效应对催化剂活性具有重要影响,通过以Au为载体,合成的Au负载TaS2自支撑电极对析氢反应具有优异的催化活性。该工作为提高催化剂的催化活性提供了一种新的思路。

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Qiangmin Yu, Yuting Luo, Siyao Qiu, Qinye Li, Zhengyang Cai, Zhiyuan Zhang, Jiaman Liu, Chenghua Sun*, Bilu Liu*. Tuning the Hydrogen Evolution Performance of Metallic 2D Tantalum Disulfide by Interfacial Engineering. ACS Nano, 2019.

DOI: 10.1021/acsnano.9b05933

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b05933

 

15. ACS Catalysis: 光催化固氮中的缺陷工程

当前工业合成氨技术以使用铁基催化剂的哈柏法(Haber-Bosch)为主,其反应条件非常苛刻(250大气压、400摄氏度),并需要巨大的能耗。光催化技术能够直接将太阳能转化为化学能,为降低合成氨能耗提供了一种非常具有前景的方法。然而,氮-氮叁键的超高键能使得氮分子体现出稳定的化学特性,从而导致常规的光催化材料很难活化氮分子。因此,开发高效的固氮合成氨光催化剂依然面临巨大挑战。近年来,具有丰富缺陷结构的光催化材料对于光催化固氮表现出巨大的应用潜力。

 

鉴于此,最近中国科学院理化技术研究所张铁锐团队综述了光催化固氮中的缺陷工程,着重介绍了六种常见材料缺陷结构对光催化材料性能的调控规律,总结了光催化固氮材料缺陷工程的要点和关键,并对设计高活性缺陷结构材料面临的挑战以及未来光催化固氮领域的发展方向进行了展望。该工作有助于促进光催化合成氨技术的发展。

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Run Shi, Yunxuan Zhao, Geoffrey I. N. Waterhouse, Shuai Zhang, Tierui Zhang*. Defect Engineering in Photocatalytic Nitrogen Fixation. ACS Catalysis, 2019.

DOI: 10.1021/acscatal.9b03246

https://doi.org/10.1021/acscatal.9b03246

 

16. ACS Catal.: 单原子分散的钌基多功能电催化剂

金属-空气电池和燃料电池等新型能量转换和存储技术的广泛开发和应用对于解决环境污染和能源短缺问题具有重要意义。利用低成本、高性能的催化剂提高其中涉及的HER、ORR、OER反应效率是研究人员关注的重点领域。

 

近日,吉林大学的段志遥德克萨斯大学奥斯汀分校的管景奇课题组合作通过高温退火法(NH3气氛,750℃)设计制备了氮掺杂石墨烯负载单原子分散钌催化剂,极大地提高了Ru催化剂的利用率和催化活性,该催化剂在HER、ORR和OER中均表现出优异的电化学催化活性和循环稳定性。该工作为设计制备低成本、高催化活性、高循环稳定性的多功能催化剂提供了一种新的策略。

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Lu Bai, Zhiyao Duan*, Xudong Wen, Rui Si, Qiaoqiao Zhang, Jingqi Guan*. Highly Dispersed Ruthenium-Based Multifunctional Electrocatalyst. ACS Catalysis, 2019.

DOI: 10.1021/acscatal.9b03514

https://doi.org/10.1021/acscatal.9b03514

 

17. Journal of Catalysis: 铂壳包覆碳负载PtCo双金属纳米颗粒核壳结构催化剂用于长寿命PEMFC

过渡金属掺杂的铂合金被广泛用作催化剂,合金化是一种非常具有潜力的提高活性的方法。然而,过渡金属对液态电解质和燃料气体的耐受性较差容易导致催化活性的降低。

 

鉴于此,韩国科学技术研究所的Sung Jong Yoo团队设计制备了一种具有核壳结构的铂壳包覆的碳负载PtCo双金属纳米核催化剂,坚固的铂壳赋予了其高稳定性,来源于Hantzsch酯的氢化物减少了Pt骨架表面Cl的残留,在不破坏内部核结构的情况下,缓慢形成带负电荷的缺陷位点。然后,通过氢化物进行二次Pt还原反应去覆盖活化的Pt骨架表面,优化外壳结构厚度,而不会形成单分散的Pt纳米颗粒。具有独特的坚固Pt外壳结构的PtCo@Pt具有比商业级Pt/C催化剂更高的催化活性和耐久性,可被应用于在质子交换膜燃料电池氧还原反应电催化剂。

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Sehyun Lee, Jue-Hyuk Jang, Injoon Jang, Daeil Choi, Kug-Seung Lee, Docheon Ahn, Yun Sik Kang, Hee-Young Park, Sung Jong Yoo. Development of robust Pt shell through organic hydride donor in PtCo@Pt core-shell electrocatalysts for highly stable proton exchange membrane fuel cells. Journal of Catalysis, 2019.

DOI: 10.1016/j.jcat.2019.09.020

https://doi.org/10.1016/j.jcat.2019.09.020

 

18. Small: 调节氮掺杂多孔碳球负载钴基双金属催化剂的d带中心位置,提高其OER催化性能

高活性、低成本、长寿命的OER催化剂是电解水制氢大规模应用的关键,在众多催化剂中,氮掺杂碳负载过渡金属催化剂是一种非常具有潜力的OER催化剂。近日,陕西科技大学的李军奇教授课题组以三聚氰胺为氮掺杂炭前驱体,制备了氮掺杂多孔碳球负载钴基双金属催化剂CoM-NC,其中,M为Fe,Ni,Mn和Cu元素。

 

三聚氰胺中的吡啶氮及氨基官能团可以锚定双金属纳米颗粒,而通过掺杂不同金属元素可以调控Co的d带电子结构和催化剂表面与反应物、中间体和生成物的结合强度,优化它们在催化位点上的吸脱附能力,制备的CoM-NC催化剂在碱性介质中具有优异的OER性能。该工作为设计制备高催化活性、低成本的OER催化剂提供了一种新的思路。

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Qianqian Song, Junqi Li*, Shaolan Wang, Junli Liu, Xiaoxu Liu, Lingyan Pang, Hu Li, Hui Liu. Enhanced Electrocatalytic Performance through Body Enrichment of Co-Based Bimetallic Nanoparticles In Situ Embedded Porous N-Doped Carbon Spheres. Small, 2019.

DOI: 10.1002/smll.201903395

https://doi.org/10.1002/smll.201903395

 

19. ACS Catal.:MaZrOx (Ma=Cd, Ga)固溶体高效还原CO2至甲醇

以可再生能源驱动CO2加氢还原是光/热催化研究的热点,一方面反应消耗了CO2有利于缓解温室效应,另一方面还原产物是具有高附加值的碳氢化合物。然而,如何实现还原产物的高选择性,如选择性还原至CH3OH依旧是研究的难点。近日,大连化物所李灿院士团队设计合成了一类金属氧化物固溶体催化剂MaZrOx (Ma=Cd, Ga),实现了CO2的高选择性热催化还原。

 

具体而言,MaZrOx在H2/CO2=3/1, 24000 h–1, 5 MPa的反应条件下催化还原CO2至CH3OH的选择性高达80%,对应的CO2单程转化率达4.3〜12.4%。作者后续通过材料表征和DFT计算探究了固溶体催化剂的结构组成,初步厘清了高选择性的由来: MaZrOx催化剂中的Ma和Zr具有很强的协同作用,增强了H2的杂合解离,进而导致CO2还原的高活性和高选择性。总而言之,本工作为设计合成双金属氧化物的固溶催化剂,实现CO2高活性高选择性的还原提供了新的策略。

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Jijie Wang, Chizhou Tang, Guanna Li, Zhe Han, Zelong Li, Hailong Liu,

Feng Cheng, Can Li. High performance MaZrOx (Ma=Cd, Ga) solid solution catalysts for CO2 hydrogenation to methanol. ACS Catal., 2019.

DOI:10.1021/acscatal.9b03449

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.9b03449

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