氧化鈰包覆鈀@銀雙金屬核殼高效加氫催化劑

2019-09-06

  催化選擇性與催化活性是評價納米催化材料優劣的重要指標。但以往的經驗表明催化選擇性和催化活性往往是相悖的。催化活性的提高通常是以犧牲催化選擇性為代價獲得的,例如目前材料領域的研究熱點之一,具有較高催化活性的單原子級納米催化材料,如何提高其催化選擇性已然成為目前亟待攻克的難點之一。另一方面,提高催化選擇性通常采用的辦法是降低其催化活性,例如Lindlar催化劑,其工作原理就是利用鉛離子來毒化作為活性中性的鈀金屬,從而降低其過加氫行為,來獲得催化選擇性。由此可見,納米催化材料的綜合催化性能還有較大的優化空間,如何選擇一種簡單的方法來平衡催化劑的催化活性與催化選擇性,這仍是材料學家目前需要直面挑戰。

  基于前期在此領域的研究基礎,開創性的將種子生長法和自氧化還原反應相結合,通過在反應初期引入預先制備好的鈀納米立方塊作為種子,通過加熱促使醋酸鈰雙水解從而成功誘導了氫氧化鈰-硝酸銀在鈀納米粒子表面的自氧化還原反應,由于鈀與銀較高的晶格匹配程度,在熱力學的驅動下,得到了致密包覆的鈀@銀@氧化鈰雙金屬核殼納米材料。選擇鈀@銀核殼雙金屬作為內核考慮了炔烴的選擇性加氫反應中鈀金屬的高活性、低選擇性以及銀金屬的高選擇性、低活性的問題,而外層包覆的氧化鈰殼層可以增加貴金屬的穩定性。此外,氧化鈰與貴金屬間協同效應也對提高其催化性能也是比較有益的。

  催化測試結果表明,對比于單一貴金屬組分的鈀@氧化鈰和銀@氧化鈰核殼納米材料,鈀@銀@氧化鈰雙金屬核殼納米材料可以將苯乙炔催化轉化為苯乙烯,在整個催化過程當中,其過加氫行為被阻止。同時,由于氧化鈰殼層的存在有利于穩定內核貴金屬納米顆粒并防止其團聚,從而使得催化劑的循環穩定性也得到大大提高。此外,作者系統研究了不同鈀/銀比例對于催化劑催化性能的影響,通過透射電鏡、催化動力學曲線等數據并結合理論計算結果,證明了過高或過低的銀含量都會導致催化活性的降低。該研究工作為設計新型納米催化劑提供了實驗和理論指導。


相關新聞

推薦產品

  • 氧氯化鋯
  • 碳酸鈰
  • 氯化鈰
  • 硝酸鈰
  • 硝酸鋯
  • 碳酸鋯
横财来的十大征兆