山西煤化所用ALD技術制備出新型納米催化劑
從中科院山西煤炭化學研究所獲悉,，煤轉化國家重點實驗室研究員覃勇帶領的研究團隊,，利用ALD技術設計制備出一種多重限域的Ni基加氫催化劑。與未限域的催化劑相比,，多重限域的Ni基催化劑對于肉桂醛以及硝基苯的加氫催化反應的活性,、穩(wěn)定性得到顯著的提高,。相關工作近日發(fā)表在Angew.Chem.Int.Ed.。
原子層沉積(atomiclayerdeposition,，ALD)是一種先進的薄膜沉積技術,。利用ALD的技術特點和優(yōu)勢，可設計合成新型高效納米催化劑,，并可精確地調(diào)控催化劑的表界面結構,。金屬—氧化物載體的界面結構強烈影響多相催化劑的性能。精確地設計,、調(diào)控界面結構,，對于新型高效催化劑的制備非常重要,。
該研究團隊利用ALD技術，以碳納米螺旋或者碳納米管為模板,，在模板表面首先沉積NiO納米粒子,，然后再沉積Al2O3納米薄膜，經(jīng)過煅燒,、還原處理后,，得到氧化鋁納米管(ANT)包覆的Ni催化劑(Ni-in-ANTs)。這樣的途徑使得Ni粒子不僅被限域在氧化鋁納米管中,，還被嵌在氧化鋁納米管內(nèi)壁的凹坑中,，稱之為多重限域。改變NiO納米粒子和Al2O3納米薄膜的沉積順序,，經(jīng)過煅燒,、還原處理，制備出Ni粒子負載在納米管外壁的未限域催化劑(Ni-out-ANTs),。大量的表征結果證明,，二者具有相同的Ni含量、Ni納米粒子尺寸,、氧化鋁納米管管壁厚度,、孔道結構以及Ni還原度。然而,，對于肉桂醛以及硝基苯催化加氫反應,，Ni基多重限域催化劑的活性遠遠高于未限域的催化劑。這是由于限域催化劑中的Ni粒子被限域在氧化鋁納米管內(nèi)壁的凹坑中,，具有了更多的Ni-Al2O3界面位點，其金屬-載體之間的相互作用更強,，促進了氫溢流現(xiàn)象,，從而提高了催化劑的加氫反應活性。另外,，氧化鋁納米管可以保護限域在其中的Ni粒子,，阻止其在反應中脫落、溶釋,，使得多重限域催化劑比未限域的催化劑具有更好的循環(huán)使用穩(wěn)定性,。
該方法具有普適性，可以用來合成其他體系的限域催化劑,，用于催化不同的反應,，為未來高效納米催化劑的設計提供了重要的科學參考。（中化新網(wǎng)）
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