末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

紀(jì)紅兵/馬丁，最新Nature子刊！

? 頂刊 ? 閱讀 17

本文報(bào)道了一種前體霧化策略，用于合成SACs。

在2022年9月26日，北京大學(xué)馬丁教授和中科院金屬研究所劉洪陽研究員等人在J. Am. Chem. Soc.上發(fā)表了題為“Low-Temperature Acetylene Semi-Hydrogenation over the Pd1-Cu1 Dual-Atom Catalyst”的文章。在本文中，作者報(bào)道了一種雙原子催化劑（dual-atom catalyst, DAC），其由一個(gè)鍵合的Pd1-Cu1原子對(duì)被錨定在納米金剛石石墨烯上（ND@G）組成。對(duì)比單原子Pd或Cu催化劑，Pd1Cu1/ND@G可以在較低的溫度下表現(xiàn)出更高的反應(yīng)活性。實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在110 ℃時(shí)乙炔轉(zhuǎn)化率為100%，乙烯選擇性為92%。該工作為在原子水平上通過控制催化位點(diǎn)的配位環(huán)境來設(shè)計(jì)低溫加氫的DAC提供了一種策略。詳細(xì)內(nèi)容介紹見：馬丁/劉洪陽再合作，最新JACS！
紀(jì)紅兵/馬丁，最新Nature子刊！
在2022年9月29日時(shí)，紀(jì)紅兵/馬丁教授合作又在Nat.?Commun.上發(fā)表文章，題為“Building up libraries and production line for single atom catalysts with precursor-atomization strategy”。下面對(duì)這篇文章進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。
紀(jì)紅兵/馬丁，最新Nature子刊！

成果展示

單原子催化劑（single atom catalysts, SACs）具有優(yōu)良的催化性能，引起了研究人員的廣泛研究興趣。然而，由于缺乏通用和可擴(kuò)展的制備方法，SACs的應(yīng)用受到阻礙。基于此，北京大學(xué)馬丁教授和中山大學(xué)紀(jì)紅兵教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種前體霧化策略，用于合成SACs。整個(gè)制備過程包括兩個(gè)步驟：（1）前體的稀溶液被原子化并噴到支架上；（2）對(duì)上述樣品進(jìn)行熱處理分解前驅(qū)體，得到相應(yīng)的SACs。這種策略被用于合成了一系列催化劑，包括19種具有不同金屬位點(diǎn)和載體的SACs和3種SACs衍生物（單原子合金、雙原子催化劑和雙金屬SACs）。此外，它還可以通過自制的1 kg day-1的規(guī)模進(jìn)行生產(chǎn)，并且在Suzuki-Miyaura交叉耦合過程中具有相同的表征結(jié)果和催化性能，證明了良好的催化劑均勻性控制。該策略為進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)，并可能加速SACs從基礎(chǔ)研究到工業(yè)應(yīng)用的趨勢(shì)。

背景介紹

單原子催化劑（SACs）是一類很有前途的材料，其具有均相催化劑（高原子利用率、活性和選擇性）和非均相催化劑（良好的穩(wěn)定性和可重復(fù)使用性）的優(yōu)點(diǎn)，并在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。然而，科學(xué)家們普遍認(rèn)為SACs仍有許多未知之處有待探索，包括發(fā)現(xiàn)獨(dú)特的催化性能、理解結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系以及實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用等。進(jìn)一步研究SACs的前提是開發(fā)靈活、可擴(kuò)展的制備方法，但這仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。第一，由于不同的物理/化學(xué)性質(zhì)，包括但不限于金屬前體的溶解性、反應(yīng)性和熱穩(wěn)定性，以及表面配位環(huán)境和載體的親水/疏水性質(zhì)，因此很難制定一條通用策略來制備具有不同金屬位置和載體的各種SACs。第二，規(guī)模化效應(yīng)嚴(yán)重阻礙了SACs的大規(guī)模生產(chǎn)。雖然這些條件可在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上得到很好的控制，但由于不可避免的不均勻傳質(zhì)和傳熱，導(dǎo)致局部濃度過高，進(jìn)而導(dǎo)致金屬物種聚集，因此在工廠規(guī)模上幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。因此，開發(fā)一種通用、持續(xù)和直接的策略來制備SACs是一項(xiàng)科學(xué)和技術(shù)上的迫切任務(wù)。

圖文解讀

合成與表征
在文中，作者以Pd1/FeOx為例展示了合成過程。硝酸四胺鈀（[Pd(NH3)4](NO3)2，2.45 mmol L-1）被霧化成體積約40 μm3的小液滴?，并以~40 mL h-1的速度噴射滴到FeOx上，使之均勻地分布在鐵盆上。利用紅外線燈和加熱板將FeOx粉末加熱至60 °C以上，快速除去水分?。噴灑后，仔細(xì)收集樣品，并在400 ℃下?管式爐中煅燒，得到Pd SACs（Pd1/FeOx）。
紀(jì)紅兵/馬丁，最新Nature子刊！
圖1. Pd1/FeOx的制備與結(jié)構(gòu)表征
策略的通用性
通過調(diào)整制備參數(shù)，包括前體和載體的類型，利用前體原子化策略可以合成多種SACs，即該策略適用范圍廣。首先，將[Pd(NH3)4](NO3)2替換為其他前驅(qū)物([Pt(NH3)4](NO3)2、Ru(NO)(NO3)x(OH)y、Mn(NO3)2·4H2O、Fe(NO3)3· 9H2O、Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O和Zn(NO3)2·6H2O，并將FeOx替換為其他載體（Al2O3, TiO2, MnOx, ZnO和氮摻雜碳（N-C）），共制備了多達(dá)18種SACs。此外，AC HAADF-STEM圖像和EXAFS結(jié)果共同證明了金屬物種的原子分散特性。
紀(jì)紅兵/馬丁，最新Nature子刊！
圖2.前驅(qū)體霧化策略的通用性
紀(jì)紅兵/馬丁，最新Nature子刊！
圖3. SACs衍生物的制備和結(jié)構(gòu)表征
規(guī)模化生產(chǎn)
作者設(shè)計(jì)了一條自制的生產(chǎn)線，由34個(gè)超聲波霧化器，16個(gè)紅外光燈和2條2米長(zhǎng)的傳送帶組成。利用該生產(chǎn)線，Pd1/FeOx的生產(chǎn)力可以達(dá)到1 kg day-1。四種催化劑顯示出相似的Pd負(fù)載量（約0.23?wt%）和比表面積（~44? m2 g-1）以及Pd物種的均勻分布。在AC HAADF-STEM圖像中，存在可見的Pd原子，因此四種催化劑上的Pd物種都是原子分散的。Pd1/FeOx-1和Pd1/FeOx-4的非常相似的EXAFS和WT結(jié)果進(jìn)一步支持了該觀點(diǎn)，包括配位數(shù)（~4）和鍵長(zhǎng)（~2.0? ?）Pd-O外殼。XANES光譜表明，Pd1/FeOx-1和Pd1/FeOx-4上都有帶正電荷的Pd物種。此外，Pd1/FeOx-2、Pd1/FeOx-3和Pd1/FeOx-4的XPS曲線與Pd1/FeOx-1相似，因此表明Pd2+主要存在于所有Pd1/FeOx催化劑上。
紀(jì)紅兵/馬丁，最新Nature子刊！
圖4.基于前驅(qū)體霧化策略的生產(chǎn)線
催化性能
以溴苯和苯硼酸為模型底物，在40 ℃、無惰性氣體保護(hù)下，初步測(cè)試了上述19種SACs的性能?，所有選擇性>99%。Pd1/FeOx-1在較低溫度（~110 °C）比其他載體上的Pd SACs，顯示出更好的氧化還原性能。在優(yōu)化的條件下，具有給/吸電子基團(tuán)的芳基溴化物和具有給/吸電子基團(tuán)的芳基硼酸的各種組合成功地轉(zhuǎn)化為所需產(chǎn)物，并在沒有惰性氣體保護(hù)下，獲得了優(yōu)異產(chǎn)率（93-99%）。結(jié)果表明，Pd1/FeOx-1對(duì)Suzuki-Miyaura交叉偶聯(lián)反應(yīng)具有良好的底物耐受性。Pd1/FeOx-1可以很容易地過濾分離，并在5次循環(huán)后沒有觀察到明顯的活性損失。這些結(jié)果表明，Pd1/FeOx-1具有良好的催化性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和可回收性。
紀(jì)紅兵/馬丁，最新Nature子刊！
圖5. Pd1/FeOx在Suzuki-Miyaura交叉偶聯(lián)反應(yīng)中的催化性能
紀(jì)紅兵/馬丁，最新Nature子刊！
圖6. Pd1/FeOx-1催化芳基溴和芳基硼酸的Suzuki-Miyaura交叉偶聯(lián)

文獻(xiàn)信息

Building up libraries and production line for single atom catalysts with precursor-atomization strategy. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-33442-2.
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33442-2.

原創(chuàng)文章，作者：華算老司機(jī)，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2022/10/07/28ba00519d/

贊 (0)

相關(guān)推薦

主站蜘蛛池模板： 太白县| 大庆市| 苏尼特左旗| 宁南县| 昆明市| 佳木斯市| 堆龙德庆县| 扎鲁特旗| 青神县| 彰化县| 沁源县| 兰考县| 星座| 黑龙江省| 岚皋县| 广安市| 崇州市| 忻城县| 荣成市| 谢通门县| 新建县| 英超| 简阳市| 曲沃县| 万源市| 阜宁县| 南昌县| 甘肃省| 同江市| 阳城县| 南陵县| 新邵县| 广德县| 武穴市| 扶风县| 荆门市| 余江县| 连州市| 辰溪县| 阜平县| 铜山县|