于吉红院士AM综述:沸石负载的金属催化剂在催化应用中的研究进展
Nanoyu Nanoyu 2021-10-06


具有大的比表面积,有序的微孔和可调节酸碱度的沸石已经成为固定化小尺寸和高分散性金属物种的理想载体。近年来,沸石负载的金属催化剂在各种催化过程中得到了广泛的应用,表现出优异的活性、优异的热/水热稳定性和独特的形状选择性。

基于此,吉林大学于吉红院士综述了近5年来沸石负载的金属催化剂在重要的非均相催化过程中的应用研究进展。

文章要点

1作者总结了沸石负载的金属催化剂在催化包括:i)加氢反应(如CO/CO2加氢、不饱和化合物加氢、和含氮化合物的氢化);ii)脱氢反应(如烷烃脱氢和化学储氢材料脱);iii)氧化反应(如CO氧化、甲烷氧化、烯烃环氧化);iv)其他反应(如加氢异构化反应和氨选择性催化还原NOx反应)中的研究进展。

2作者最后指出了目前沸石负载的金属催化剂研究仍存在的一些问题以及未来面临的挑战和机遇。沸石均匀的微孔结构在催化反应中是一把双刃剑:一方面,它可以封装和稳定超小金属物种,另一方面,它带来了固有的传质限制,限制了基质分子进入沸石通道和生成产物的扩散。因此,在微孔沸石中引入次生大孔(中孔和大孔)形成分级结构或减小沸石晶体尺寸是很好的解决传质问题的方法。此外,目前沸石负载型小型金属催化剂的制备高度依赖于引入相对较低的金属含量(一般小于1 wt%),这往往导致催化过程中目标产物的空时收率较低。在保持高金属分散度和催化反应高周转率的前提下增加沸石负载的金属催化剂的金属负载量具有重要意义和挑战性。在实际的工业应用中,除了催化活性外,沸石负载的金属复合材料的合成成本也是需要考虑的一个非常重要的因素。最后,表征技术的快速发展,如原子级分辨率Cs校正的STEM测量、X射线吸收光谱、固体核磁共振光谱、探针分子红外光谱等,为确定沸石的微观结构以及金属物种的结构和位置提供了很大的帮助。

该综述有望促进沸石负载的金属催化剂在合成和催化方面的发展,以满足日益增长的实际应用需求。

 

参考文献

Qiming Sun, Ning Wang, Jihong Yu, Advances in Catalytic Applications of Zeolite-Supported Metal Catalysts, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202104442

https://doi.org/10.1002/adma.202104442


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