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[材料资讯] 傅强、包信和JACS:发现金属与惰性非氧化物载体之间的金属—载体强相互作用

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发表于 2020-9-22 17:41:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
近日,我所催化基础国家重点实验室傅强研究员和包信和院士团队在金属与载体界面催化研究方面取得新进展。该团队发现了过渡金属催化剂与惰性的六方氮化硼(h-BN)载体之间存在经典的金属—载体强相互作用(Strong Metal-Support Interaction, SMSI)。
  金属—载体强相互作用是多相催化研究领域中的最重要概念之一。该现象是指当金属担载于活性的可还原氧化物载体上时,在一定的预处理或催化反应条件下,金属纳米粒子被载体衍生的材料包裹和去包裹的过程,以及由此对催化反应性能产生的重要影响。

催化

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  本工作中,研究人员发现惰性的h-BN片层负载金属Ni催化剂在甲烷二氧化碳干重整(DRM)反应中表现出优异的性能,原位表征证明反应气氛中的CO2和H2O组分可以促进Ni/h-BN界面处h-BN片层被氧化刻蚀形成纳米孔洞(nanopits)结构,同时Ni粒子表面被氧化硼(BOx)薄层包裹;包裹和去包裹过程可以通过DRM反应和H2还原进行可逆控制,呈现出经典的SMSI现象。这是首次在惰性的非氧化物载体担载金属催化剂中发现这一现象,在h-BN担载的其他过渡金属催化剂如Fe,Co和Ru中也普遍存在。此外,金属/h-BN体系中发生的DRM反应诱导SMSI效应会增强该催化过程,实验和理论计算结果表明,界面处的载体通过刻蚀形成的纳米孔洞限域金属粒子并阻止其团聚,同时金属粒子表面形成的无定形BOx包裹层与金属协同作用,使得Ni/h-BN催化剂同时具有抗积碳和抗烧结的性能。
  相关工作发表在《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.)上。该工作得到了国家自然科学基金科学中心、科技部重点研发计划、中科院先导B及洁净能源创新研究院合作基金等项目的资助。(文/图 董金虎)


       文章来源:大连化物所
       傅强,中国科学院大连化学物理研究所研究员。1996年和2000年在北京理工大学分别获得学士和博士学位;2000年到2006年先后在德国马普学会金属研究所(Max Planck Institute for Metal Research)和Fritz Haber研究所(Fritz Haber Institute of the Max Planck Society)做博士后研究;2006年受聘到中国科学院大连化学物理研究所工作,2008年获中国科学院"百人计划"择优支持终期评估获优秀。现为催化基础国家重点实验室研究员,博士生导师,大连洁净能源国家实验室仿生能源材料与系统研究组组长。1999年获首届中国科学院奖学金;2000年获德国马普奖学金;2008年获首届中科院沈阳分院优秀青年学者奖;2011年获辽宁青年科技奖;2012年获得国家自然科学基金委优秀青年基金资助。
        包信和,男,汉族,1959生于江苏省。理学博士,中国科学院大连化学物理研究所研究员,博士生导师。1987年获复旦大学理学博士学位;1987-1989年在复旦大学化学系任教;1989-1995年获洪堡基金资助在德国马普协会柏林FRITZ-HABER研究所进行合作研究;1995年至今,在大连化学物理研究所工作,任催化基础国家重点实验室研究员,博士生导师,所学术委员会主任,洁净能源国家实验室(筹)能源基础和战略研究部部长,中国科学院研究生院教授;2000年8月至2007年2月,任中国科学院大连化学物理研究所所长;2009年4月至2014年6月任中国科学院沈阳分院院长;2009年当选为中国科学院院士;2015年7月至2017年6月任复旦大学常务副校长;2017年6月8日起任中国科学技术大学校长。

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