通常使用牺牲性有机模板,过量的溶剂,通过复杂的浸渍和干燥等步骤以制备工业金属氧化物催化剂。
基于先前关于固体研磨方法对多孔金属氧化物的研究,并受NaCl优异固溶性的启发,近日,上海交通大学张鹏飞研究员报道了开发出一锅法通用策略,可以通过基于NaCl的固溶方法制备具有精细分散的贵金属NPs的多孔金属氧化物。得到的多孔金属氧化物(Co3O4,FexOy和Cr2O3)的表面积(例如Cr2O3:224 m2g-1)超出了记录值。
文章要点
1)研究人员首先将NaCl(0.5-2 g)和CoCl2(0.475 g)进行球磨混合。在Co2+阳离子均匀分散后,将NaOH作为供氧体添加到混合物中。由于Co2+与OH-之间的强烈库仑相互作用(Ksp-α-Co(OH)2= 1.09*10-15),发生了Co2+向相应氢氧化物的选择性转化,最后,去除NaCl模板并通过水洗,同时释放出孔隙。
2)研究发现金属氯化物在NaCl上的良好分散,即MClx-NaCl固溶的机械化学形成,是控制金属氧化物的孔隙率和贵金属种类分散的关键步骤。并成功制备出具有高达224 m2g-1的高SSA的一系列多孔金属氧化物和相关的催化剂(FexOy,C r2O3,Co3O4,Pd-FexOy,Pt-Cr2O3和Rh-Co3O4)。
3)通过将高SSA和高度分散的贵金属中心相结合,通过这种新途径获得的催化剂在三个关键的氧化还原反应中具有出色的活性和稳定性,例如:CH4燃烧,硝基苯氢化与逆水煤气变换(RWGS)反应。将三种催化剂的孔隙率和催化活性与其他方法进行比较的结果表明,这种基于NaCl的机械化学方法具有极高的效率。
总而言之,这种简单,有效且固态的合成技术为工程化基于金属氧化物的催化剂,特别是针对大规模应用提供一种新途径。
Yuan Shu, et al, A Principle for Highly Active Metal Oxide Catalysts via NaCl-Based Solid Solution, Chem, 2020,
DOI:10.1016/j.chempr.2020.04.003.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929420301649