Wetenschap
Onderzoekers onthullen door water ondersteunde oxidatieve herdispersie van metalen nanodeeltjes
Oxidatieve herdispersie bij verhoogde temperaturen wordt al lang gebruikt in heterogene katalyse voor de regeneratie van gesinterde metaalkatalysatoren en de synthese van metaalkatalysatoren met één atoom en clusterkatalysatoren. Deze herdispersieprocessen vereisen een aanzienlijke energie-input. Daarom blijft de zoektocht naar milieuvriendelijke en energiebesparende herverspreidingsstrategieën een dringende prioriteit.
Een onderzoeksgroep onder leiding van Fu Qiang van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) heeft de door water ondersteunde oxidatieve herdispersie van Cu-deeltjes onthuld door de vorming van Cu-hydroxide bij kamertemperatuur (RT). Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications .
De onderzoekers ontdekten dat Cu-nanodeeltjes op het oppervlak van γ-Al2 steunden O3 zou spontaan opnieuw kunnen verspreiden bij RT. Ze bevestigden dat de hydroxylering van het steunoppervlak in een vochtige omgeving en de vorming van Cu-OH-soorten de belangrijkste factoren waren die de RT-herdispersie van Cu-nanodeeltjes op γ-Al2 aandreven. O3 oppervlakken. De O2 en H2 O leidde tot de vorming van gehydroxyleerde Cu-soorten, waardoor de diffusie van Cu-atomen op de γ-Al2 werd versneld O3 oppervlak.
Bovendien ondersteunen de meeste ondergronden, zoals γ-Al2 O3 , SiO2 , en CeO2 , zouden in een vochtige atmosfeer hydroxylering kunnen ondergaan om overvloedige OH-groepen aan het oppervlak te vormen die migrerende Cu-soorten gevangen hielden.
De "push" (migratie) en "pull" (verankerende) effecten van gasvormig H2 O vergemakkelijkte de structurele transformatie van Cu-soorten van Cu-nanodeeltjes naar enkele Cu-atomen bij RT, waardoor hun katalytische activiteit in de omgekeerde water-gas shift (RWGS) en preferentiële oxidatie van koolmonoxide (CO-PROX) reactie werd verbeterd.
Deze studie benadrukte de belangrijke rol van H2 O in de dynamische structurele evolutie van ondersteunde metalen nanokatalysatoren en ontwikkelde een eenvoudige strategie voor de herdispersie van gesinterde Cu-gebaseerde katalysatoren bij RT met behulp van O2 -H2 O-behandeling, waarbij het energieverbruik van traditionele regeneratieprocessen bij hoge temperaturen wordt vermeden.
"Water komt op grote schaal voor in heterogene katalyse, en het effect van water op de dynamische structuurevolutie van ondersteunde metalen nanokatalysatoren kan niet worden genegeerd. Er moet meer aandacht worden besteed aan mogelijke herdispersie/sintering van metalen in waterhoudende omstandigheden", aldus prof. Fu. /P>