負(fù)載型納米金屬催化材料的性能直接受到前處理或工況條件下的納米結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演化的影響。浙江大學(xué)肖豐收、王亮團(tuán)隊(duì)和華東理工大學(xué)曹宵鳴團(tuán)隊(duì)的合作研究發(fā)現(xiàn)，在沸石分子篩微孔內(nèi)部封裝的金屬物種的結(jié)構(gòu)演化行為與傳統(tǒng)固體表面負(fù)載的催化劑有所不同。在還原氣氛下，沸石分子篩微孔內(nèi)部的氧化錫納米團(tuán)簇會(huì)定向遷移至鈀納米顆粒，并作為電子供體修飾于Pd表面。這一結(jié)構(gòu)極大地減弱了分子氧的吸附并抑制了O-O鍵的解離，從而有效地防止了鈀納米顆粒的氧化。得益于這一特征，該催化劑在氫氣和氧氣直接合成過(guò)氧化氫反應(yīng)中展現(xiàn)出優(yōu)異的性能，實(shí)現(xiàn)過(guò)氧化氫的產(chǎn)率約為10,170 mmol gPd-1 h-1，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的負(fù)載型鈀催化劑。
圖1 （A-C）催化劑模型圖 (D, E) CO吸附紅外光譜（F, G）Pd 3d XPS譜 圖2 理論計(jì)算模擬 (A,B) 催化劑的三元相圖，(C)沸石中Pd，Sn物種還原氧化結(jié)構(gòu)示意圖，(D)催化劑的O2活化的表觀自由能壘(Gapp)及H2O2合成的吉布斯自由能分布，(E) 有無(wú)Sn修飾的Pd-PDOS圖。 為了驗(yàn)證沸石中鈀和錫的分布以及鈀-錫相互作用對(duì)催化劑抗氧化性和催化性能的關(guān)鍵影響，作者進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)表征研究。他們使用了XPS、UV-vis、TEM、XAFS和CO紅外光譜技術(shù)等。此外，通過(guò)研究Pd-SnOx納米結(jié)構(gòu)在氧化還原條件下的結(jié)構(gòu)演化特征，揭示了沸石分子篩的微孔結(jié)構(gòu)在其中的重要作用。綜上所述，本工作成功地開發(fā)了一種具有抗氧化性能的封裝鈀納米顆粒催化劑。通過(guò)微孔孔道限域?qū)崿F(xiàn)錫修飾鈀表面，有效地抑制了分子氧的解離。作者正在進(jìn)一步拓展這一策略，并將其應(yīng)用于包括催化在內(nèi)的不同領(lǐng)域。 論文信息 Efficient Catalytic Production of Hydrogen Peroxide Using Tin-containing Zeolite Fixed Palladium Nanoparticles with Oxidation Resistance Yifeng Liu, Zhaoqing Liu, Jian Zhang, Feng-Shou Xiao, Xiaoming Cao, and Liang Wang 該工作的通訊作者為王亮研究員和曹宵鳴教授 該論文得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202312377
