Nanoreaktorstrategi genererer overlegne understøttede bimetalliske katalysatorer

Understøttede bimetalliske katalysatorer er en vigtig klasse af katalysatorer i heterogen katalyse. De kan anvendes på forskellige områder, såsom elektrokatalyse, biomasse konvertering, og brintproduktion.

Imidlertid, traditionelle imprægnerings- og immobiliseringsmetoder til syntetisering af understøttede bimetalliske nanopartikler (BNP'er) er ofte ukontrollerbare, dermed skabe BNP'er med uensartet partikelstørrelse, lav legeringsgrad og uhomogen fordeling på understøtningerne. Resultatet er dårlig katalytisk ydeevne og lav metaludnyttelse.

For at forbedre ydeevnen og effektiviteten af ​​de understøttede BNP'er, Prof. WANG Guanghui og Prof. Jiang Heqing fra Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS), i samarbejde med prof. Liu Jian fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) i CAS, for nylig foreslået en nanoreaktorstrategi for skalerbar syntese af de understøttede ultrafine BNP'er.

Denne strategi introducerer frø af høj kvalitet (Pd nanoclusters) og Au-ioner i den nitrogen-dopede mesoporøse polymer (NMP). NMP'en bruges som en nanoreaktor til podet vækst af PdAu BNP'er i fast tilstand under termisk reduktion.

"Den syntetiserede Pd ₁ Au _1/4 BNP'er er meget ensartede i diameter med en fejl på 0,5 nm, og er homogent spredt i NMP-støtten, " sagde prof. Wang.

Pd ₁ Au _1/4 /NMP-prøve viste forbedret katalytisk ydeevne i myresyre (FA) dehydrogenering sammenlignet med de monometalliske analoger Pd/NMP og Au/NMP.

"Den øgede aktivitet kan tilskrives den elektroniske interaktion mellem Pd og Au i Pd ₁ Au _1/4 BNP'er. Ud over, den elektroniske interaktion kunne justeres ved at ændre sammensætningen af ​​PdAu BNP'er under syntese, " sagde prof. Jiang.

I øvrigt, PdAu/NMP-produktet kan støbes til en monolit med en pelletpresse under mildt tryk (1,0 bar) uden bindemidler, på grund af dens korallignende struktur. Monolitten indeholder rigelige makroporer, som kan være til gavn for masseoverførsel i en væskereaktion.

Især monolitten af ​​Pd ₁ Au _1/4 /NMP udviser stadig betydelig aktivitet i FA-dehydrogenering med en TOF-værdi på 3684 h-1 ved 333 K, og kan genbruges fem gange uden massetab og ændringer i aktivitet.

Mange andre understøttede Pd-baserede BNP'er (diametre fra 2-3 nm) er også blevet syntetiseret ved hjælp af denne metode, inklusive PdRu, PdCo, PdNi, PdZn, PdAg og PdCu BNP'er.

Denne foreslåede nanoreaktorstrategi giver en effektiv vej til syntetisering af forskellige understøttede bimetalliske katalysatorer. Disse katalysatorer er lovende til anvendelser i grønne og bæredygtige katalytiske processer.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i Materialer i dag den 30. juli.