将负载型金属的尺寸调整到原子尺度已被证明是增加活性位点数量和反应性的有效策略。单原子催化剂(SAs)具有最大原子利用率和高的活性以及选择性。为了克服单原子的不稳定性和易团聚,具有高度分散的金属位点和精准键组成的金属有机骨架(MOF)是锚定孤立原子的最佳策略。
有鉴于此,浙江大学王海强副研究员,澳大利亚昆士兰大学Yuxiang Hu报道了通过简单温和的搅拌方法成功构建了原子分散的Ru改性金属有机骨架(MOF,NH2-UiO66),从而通过配位将孤立的Ru原子锚定在NU结构中。
文章要点
1)通过简单搅拌同时含有MOF和RuCl3的混合液,促进等离子体放电、NO/NO2吸附和·OH自由基的形成,成功地将孤立的Ru位锚定到MOF的结构中(Ru-NU)。
2)与单独的等离子体相比,Ru-NU具有更好的NO和NO2吸附和活化能力,并具有更高的放电强度。通过“伪光催化”产生的电子可以有效地从Zr转移到Ru位点,推动NU中的电荷分离,并不断发生被吸附的NO2氧化。此外,进一步用MnO2修饰可促进O3的降解和利用,而不会影响其他性能。
3)在混合等离子体和Ru-NU/MnO2下,输入能量比(SIE)为75.3 J/L时,可以实现100%选择性等离子体催化氧化NOx,其中·OH自由基起主导作用。
这种简单的单原子锚定策略适用于基于NU的催化剂设计,同时,等离子体和SACs锚定的MOF的协同作用可以提供对等离子体催化体系更深层次的了解。
Si Chen, et al, Single-Atom Ru Implanted metal-organic framework/MnO2 for the Highly Selective Oxidation of NOx by the Plasma Activation, ACS Catal., 2020
DOI: 10.1021/acscatal.0c02001
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02001