Forskere udvikler strategi for at stabilisere enkelte atomer med ionisk væske som elektronisk stabilisator

Understøttede enkeltatomkatalysatorer (SAC'er) er dukket op som en ny grænse inden for heterogen katalyse og har tiltrukket bred interesse for deres demonstrerede gode katalytiske ydeevne på grund af høj atomær effektivitet og relativt homogene aktive steder.

Ingeniører har udviklet strategier til at fremstille SAC'er. Imidlertid, det er stadig en udfordring at stabilisere dem effektivt, da enkeltdispergerede isolerede atomer har tendens til at aggregere til termodynamisk mere stabile nanopartikler (NP'er).

Forskere ved National University of Singapore, Kyoto Universitet, Hokkaido University og Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) under det kinesiske videnskabsakademi har nu udviklet en strategi til at stabilisere isolerede metalatomer på forskellige oxidunderstøtninger ved at bruge ioniske væsker (IL'er) som en elektronisk stabilisator. Deres resultater blev offentliggjort i Chem den 4. november.

Forskerne undersøgte effekten af ​​almindelige IL'er på stabilisering af enkeltatom Pt1 og Pd1 på flere understøtninger. Den ILs-stabiliserede SAC (ILSSAC) 0,2Pt/HAP (hydroxyapatit) blev først valgt som et eksempel for at karakterisere dispersionstilstanden af ​​Pt før og efter hydrogeneringsreaktionen, og at kvantificere den elektrostatiske stabiliseringseffekt af IL'er på enkelt-atom Pt ved hjælp af densitet funktionel teori (DFT) beregninger.

Bagefter, strategien blev udvidet til at omfatte Pt1-katalysatorer fordelt på forskellige understøtninger og enkeltatom-Pd1-katalysatorer påfyldt HAP for at bevise den generelle anvendelighed af strategien.

"Resultaterne viste, at introduktionen af ​​ioniske væsker som stabilisator ikke kun effektivt stabiliserer enkelt-atom Pt1 og Pd1 på HAP og andre oxidunderstøtninger, men forbedrer også deres katalytiske ydeevne, " sagde Qiao Botao, en forsker fra DICP.

I betragtning af, at de fysisk-kemiske egenskaber af IL'er let kan finjusteres ved rationel kontrol af kationer og anioner, ILs-stabilisering er en simpel strategi til at forbedre stabiliteten af ​​en bred vifte af enkeltatom-katalysatorer, der allerede er rapporteret i litteraturen eller under udvikling i forskellige laboratorier.