2018-11-18 23:10:01
金属纳米粒子点燃了生态友好型催化剂的另一条道路

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东京工业大学的科学家们生产的亚纳米级金属颗粒的效率比着名的Au-Pd双金属纳米催化剂高50倍。

芳烃的氧化对于生产多种有用的有机化合物至关重要。这些氧化过程需要使用通常对环境有害的催化剂和溶剂。因此,使用纳米级催化颗粒找到无溶剂氧化方法已引起相当大的关注。

有趣的是,由贵金属组成的亚纳米级催化颗粒(亚纳米催化剂或SNC)在其工作中甚至更好,因为它们增加的表面积和独特的电子状态导致氧化烃的有利效果并且还防止它们自身被氧化。这使得它们具有成本效益,因为SNC所需的金属量低于纳米级催化剂。

由Kimihisa Yamamoto教授领导的包括Miftakhul Huda博士,Keigo Minamisawa博士,Takamasa Tsukamoto博士和东京理工大学Makoto Tanabe博士在内的团队通过使用树枝状大分子创建了多种类型的SNC类球形分子,可用作模板以包含所需的催化剂。 “树枝状聚合物有望提供适合在金属颗粒存在下进行催化转化的内部纳米空间,”Yamamoto解释道。

该团队根据所使用的贵金属和每个催化颗粒的原子数创建了不同尺寸的催化剂。他们比较了它们的性能,以找到制造SNC的最佳贵金属,然后探索其高催化活性背后的机制。发现较小的SNC较好,而较少的亲氧金属(如铂)较好。该团队假设铂金SNC的表面不易氧化,这使得它们可重复使用。 Pt19 SNC显示出比普通Au-Pd纳米催化剂高50倍的催化性能。该团队将继续努力阐明这些催化现象。

“包括理论考虑在内的更详细机制的开发目前正在进行中,”Tanabe说。这些催化剂的应用可以极大地减少污染,提高我们对地球金属资源的有效利用。

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