Bimetaalkatalysatoren op drager zijn een belangrijke klasse van katalysatoren in heterogene katalyse. Ze kunnen op verschillende gebieden worden toegepast, zoals elektrokatalyse, biomassa conversie, en waterstofproductie.

Echter, traditionele impregnatie- en immobilisatiemethoden voor het synthetiseren van ondersteunde bimetalen nanodeeltjes (BNP's) zijn vaak oncontroleerbaar, waardoor BNP's met niet-uniforme deeltjesgrootte ontstaan, lage legeringsgraad en inhomogene verdeling op de steunen. Het resultaat is een slechte katalytische prestatie en een laag metaalverbruik.

Om de prestaties en efficiëntie van de ondersteunde BNP's te verbeteren, Prof. WANG Guanghui en Prof. Jiang Heqing van het Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), in samenwerking met Prof. Liu Jian van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van CAS, heeft onlangs een nanoreactorstrategie voorgesteld voor schaalbare synthese van de ondersteunde ultrafijne BNP's.

Deze strategie introduceert hoogwaardige zaden (Pd-nanoclusters) en Au-ionen in het met stikstof gedoteerde mesoporeuze polymeer (NMP). Het NMP wordt gebruikt als een nanoreactor voor de gezaaide groei van PdAu BNP's in vaste toestand tijdens thermische reductie.

"De gesynthetiseerde Pd ₁ Au _1/4 BNP's hebben een zeer uniforme diameter met een fout van 0,5 nm, en zijn homogeen verspreid in de NMP-drager, " zei prof. Wang.

de Pd ₁ Au _1/4 /NMP-monster vertoonde verbeterde katalytische prestaties bij dehydrogenering van mierenzuur (FA) in vergelijking met de monometallische analogen Pd/NMP en Au/NMP.

"De verhoogde activiteit kan worden toegeschreven aan de elektronische interactie tussen Pd en Au in de Pd ₁ Au _1/4 BNP's. In aanvulling, de elektronische interactie kan worden aangepast door de samenstelling van PdAu BNP's tijdens de synthese te veranderen, " zei prof. Jiang.

Bovendien, het PdAu/NMP-product kan door middel van een pelletpers onder milde druk (1,0 bar) zonder bindmiddelen tot een monoliet worden gevormd, vanwege zijn koraalachtige structuur. De monoliet bevat overvloedige macroporiën die van voordeel kunnen zijn voor massaoverdracht in een vloeibare reactie.

Opmerkelijk, de monoliet van Pd ₁ Au _1/4 /NMP vertoont nog steeds aanzienlijke activiteit bij FA-dehydrogenering met een TOF-waarde van 3684 h-1 bij 333 K, en kan vijf keer worden gerecycled zonder massaverlies en veranderingen in activiteit.

Veel andere ondersteunde Pd-gebaseerde BNP's (diameters variërend van 2-3 nm) zijn ook gesynthetiseerd met behulp van deze methode, inclusief PdRu, PdCo, PdNi, PdZn, PdAg en PdCu BNP's.

Deze voorgestelde nanoreactorstrategie biedt een effectieve route voor het synthetiseren van verschillende ondersteunde bimetaalkatalysatoren. Deze katalysatoren zijn veelbelovend voor toepassingen in groene en duurzame katalytische processen.

Deze studie is gepubliceerd in Materialen vandaag op 30 juli.