金属@沸石复合材料是由封装在沸石晶体中的金属纳米颗粒(NP)组成,并具有金属-酸双功能性和形状选择性微孔。近年来,已经报道了许多具有优异性能的包封金属@沸石。
有鉴于此,大连理工大学郭新闻郭新闻等人,综述了沸石封装金属催化剂的合成及应用进展。
本文要点
1)总结了在不同沸石中包封金属NP的各种策略,并简要讨论了在各种反应中的应用,包括氢化,氧化,重整,偶联和降解,强调了活性,稳定性和选择性的作用。还指出了在沸石包封的金属催化剂领域中存在的一些相关问题和挑战。
2)通过应用不同的封装策略,金属NP的催化活性,抗浸出、抗迁移和抗烧结性能得到了显著提高。金属沸石催化剂表现出优异的性能,例如高活性,形状选择性和热稳定性,因此在催化剂的制备及其在工业上相关的反应中的应用引起了极大的关注。
3)关于现阶段沸石封装金属催化剂的问题和挑战,包括以下几点:(1)沸石具有独特的孔结构;它的孔径限制了反应物分子的类型。只有分子直径小于孔径的反应底物或产物分子才能扩散入和扩散出沸石。(2)当包封的金属颗粒的直径小于沸石的孔径时,其中一些仍会在苛刻的条件下(例如高温环境)经历金属迁移,聚集或烧结,从而导致金属堵塞孔洞并抑制金属的形成。(3)金属@沸石材料体现了金属-酸位点的双功能协同作用,可用于一系列串联反应。基于不同类型的反应,两个最接近的活性位点具有不同的协同优势。金属活性中心可抑制分子筛的酸度,削弱酸度,并影响催化剂的性能。因此,有必要进一步分析结构与性能的关系,并确定晶体与金属物种之间的界面的具体位置。(4)对于包封的金属,在包封过程中使用不同的配体作为贵金属的稳定剂。(5)对于工业催化,大规模生产和应用极为重要;但是,以较低的成本轻松扩大沸石封装金属催化剂的合成规模是一个不容忽视的关键挑战。(6)当金属被包封在分子筛内时,反应物分子与金属之间的接触难度增加,特别是对于某些双分子反应而言。无法提供必要的反应位点会影响反应的稳定性,活性和选择性。
参考文献:
Chengyi Dai et al. Recent progress in synthesis and application of zeolite-encapsulated metal catalysts. Advances in Catalysis, 2020.
DOI: 10.1016/bs.acat.2020.10.001
https://doi.org/10.1016/bs.acat.2020.10.001