Undersøgelse giver ny indsigt i indendørs HCHO-rensning ved hjælp af overgangsmetal nanokatalysatorer

Katalytisk oxidation ved stuetemperatur er en effektiv tilgang til at omdanne formaldehyd (HCHO) til harmløs CO ₂ ved at bruge reaktive oxygenarter (ROS) på overfladen af ​​ædelmetal nanokatalysatorer.

Imidlertid, de høje omkostninger ved ædelmetaller hæmmer den omfattende anvendelse til indendørs HCHO-rensning. Ud over, den katalytiske omdannelse ved stuetemperatur af HCHO i forhold til konventionelle overgangsmetaloxider er begrænset af deres begrænsede evne til at generere ROS.

En undersøgelse ledet af prof. Huang Yu fra Institute of Earth Environment ved det kinesiske videnskabsakademi gav ny indsigt i indendørs HCHO-rensning ved hjælp af overgangsmetal nanokatalysatorer med en lignende effektivitet som ædelmetaller.

Forskerne har tidligere rapporteret om Co nanopartikler indkapslet i nitrogen-doteret kulstof med 85% af HCHO-fjernelseseffektiviteten ved stuetemperatur. Imidlertid, størrelseseffekten af ​​Co-partikler på HCHO-oxidation, og interaktionen mellem Co-kernen og kulstoflaget, og dets forfremmelse til NO ₂ adsorption og aktivering forblev uklar.

I dette studie, de fremstillede en række N-doteret kulstofindkapslede metalliske Co (Co@NC-x) nanokatalysatorer for at udforske effekten af ​​Co-partikelstørrelsen på HCHO-oxidation.

De små og meget spredte Co nanopartikler blev dannet i [email protected], som udviste en HCHO-fjernelseseffektivitet på mere end 90 % og havde den højeste specifikke katalytiske aktivitet, hvilket antyder den afgørende betydning af størrelsen af ​​Co-partikler indesluttet i kulstof for dens reaktivitet.

Den optimale Co-partikelstørrelse bidrog til den effektive overførsel af elektroner fra metalkernen til den ydre kulstofoverflade, og dermed føre til den forbedrede iltaktivering. Densitetsfunktionelle teoriberegninger viste en tydelig ladningsoverførsel, der fandt sted fra den metalliske Co-kerne til carbonlaget.

I øvrigt, længden af ​​O-O-bindingen var forlænget. Disse resultater afslørede, at den specielle Co@NC-struktur kunne levere en elektronrig kulstofoverflade, facilitering NO ₂ aktivering og HCHO-konvertering.

Den optimerede størrelse af Co nanopartikler og den specielle metal@NC-struktur gav den optimale udnyttelse af aktive arter og effektiv oxygenaktivering.