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我实现高热稳定单原子催化剂的千克级制备

科技日报记者 郝晓明

记者从中国科学院大年夜连化学物理钻研获悉,该所乔波涛钻研员、李为臻钻研员和张涛院士团队在单原子催化钻研方面取得新进展。钻研职员经由过程简单的物理混杂措施,经高温焙烧即可制备获得高热稳定单原子催化剂。该措施操作简单、易放大年夜,今朝已实现千克规模制备,为单原子催化剂的大年夜规模制备奠定根基。相关成果颁发在《自然-通讯》上。

2011年,张涛院士钻研团队与清华大年夜学李隽教授和美国亚利桑那州立大年夜学刘景月教授相助,在国际上首次报道了氧化铁负载铂单原子催化剂,并在此根基上提出了“单原子催化”的观点。短短几年光阴,单原子催化剂因其具有最大年夜的原子使用率、均一的活性位点、对特定反映优良的活性、选择性,成为催化领域钻研的热点。

跟着钻研的深入,单原子催化剂的制备措施层出不穷。此中,原子层沉积和质量筛选-软着陆法正确且可控,但资源高、产率低,今朝仅得当实验室制备;湿化学法较为常见,然而历程平日较为耗时且繁琐,晦气于单原子催化剂的大年夜规模制备。此外,制备获得的单原子催化剂热稳定性每每较差,不得当用于高温反映。这些都在必然程度上限定了单原子催化剂的工业化利用。是以,规模化制备高热稳定的单原子催化剂仍是亟待办理的问题。

在前期钻研事情的根基上,该钻研团队应用商业的二氧化钌粉末作为钌源,含铁的尖晶石作为载体,经由过程简单的物理混杂措施,颠末高温焙烧即可制得高热稳定的钌单原子催化剂。据先容,在不合浓度的氧化亚氮分化反映中,单原子催化剂均体现出优越的催化活性,经高温长光阴反映,催化剂不掉活,且钌单原子未烧结及流掉。

因为物理混杂制备单原子的措施简单,易于放大年夜,应用商业三氧化二铁作为载体,已成功实现千克级单原子催化剂的制备,为高热稳定单原子催化剂的大年夜规模制备奠定了根基。

千克级别钌单原子催化剂的制备流程图

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