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近年來，光驅動的Fischer–Tropsch合成反應(FTS)作為一種高效節能的高附加值化學品制備技術引起了人們的廣泛關注。高附加值的C₅₊烴類液體燃料的合成是FTS研究的一個有價值但具有挑戰性的目標，并且熱和光熱FTS都需要相對苛刻的條件，通常是高壓(2-5MPa)。因此，設計和制備在接近環境壓力(低于0.5 MPa)下的光驅動CO加氫催化劑以制備C₅₊碳氫化合物液體燃料具有重要意義。

近日，中科院理化技術研究所張鐵銳和李振華等在面心立方(fcc)Co納米顆粒中成功制備了具有原子分散Ru中心的氧化鋁負載的RuCo單原子合金催化劑(Ru₁Co-SAA)。

具體而言，研究人員以Ru₁CoAl-LDH納米片材為原料，在650°C下進行氫還原合成了Ru₁Co-SAA，并且其在紫外-可見光(UV-Vis)照射下表現出優異的光催化CO加氫制C₅₊液體燃料性能。在UV-Vis照射(1.80 W cm^?2)和近環境壓力(0.5 MPa)下，Ru₁Co-SAA表現出58.6%的CO轉化率(CO周轉頻率TOF為0.114 s^?1)和顯著的C₅₊選擇性(75.8%)，優于基于氧化鋁負載的Co納米顆粒(Co-NP)或RuCo納米合金(Ru_nCo-NA)催化劑。

更重要的是，Ru₁Co-SAA在低壓下的性能與在更高壓力(通常高于2 MPa)下工作的最先進的Co基、Ru基和RuCo合金FTS催化劑相當。

化學吸附實驗和密度泛函理論(DFT)計算表明，Ru₁Co-SAA中的Ru?Co配位促進了CO的活化和CH_x*中間體的C?C偶聯反應，從而實現了有效的光催化CO加氫活性和C₅₊選擇性。

此外，在Ru₁Co-SAA上形成具有高不飽和度的C₂*中間體有利于C?C偶聯產生長鏈烴(與含有Co-NP或Ru_nCo-NA的參考催化劑相比)。總的來說，該項工作是第一個在環境和近環境壓力(0.1-0.5 MPa)下光催化CO加氫高選擇性制備C₅₊液體燃料的研究，這有利于推動未來在溫和壓力(包括大氣壓力)下產生有價值的液體燃料的進一步發展。

Ruthenium-cobalt Single Atom Alloy for CO Photo-hydrogenation to Liquid Fuels at Ambient Pressures. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-37631-5

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Nature子刊：常壓亦能反應！RuCo單原子合金實現光催化CO加氫制液體燃料

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