僅依賴單一金屬位點(diǎn)的多相金屬催化劑在優(yōu)化性能時(shí)面臨挑戰(zhàn)，通常需要在催化活性和選擇性之間做出權(quán)衡。
2024年7月23日，廈門大學(xué)鄭南峰院士和秦瑞軒副教授團(tuán)隊(duì)在化學(xué)頂刊Chem發(fā)表題為《Selective hydrogenation catalysis enabled by nanoscale galvanic reactions》的研究論文。
本研究通過在碳納米管上共沉積金屬和金屬氧化物納米顆粒來制備高性能催化劑，引入了催化加氫的納米級電化學(xué)路徑。
該催化劑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是將 Pt 和 Fe2O3 納米粒子共沉積在導(dǎo)電碳納米管上，構(gòu)建電子轉(zhuǎn)移路徑，質(zhì)子溶劑促進(jìn)質(zhì)子傳輸。
在用氨或胺修飾的 Pt 上將 H2 分子活化為質(zhì)子和電子對后，這些活性物種被有效地轉(zhuǎn)移到 Fe2O3 納米顆粒上，選擇性地將 -NO2 還原為胺，而不影響其他官能團(tuán)。
具有空間分離位點(diǎn)的催化劑可以實(shí)現(xiàn)選擇性加氫反應(yīng)
與容易加氫4-硝基苯乙烯的C=C和-NO2基團(tuán)的Pt/CNT相比，經(jīng)NH3修飾的Pt&Fe2O3/CNT催化劑表現(xiàn)出更高的-NO2加氫活性和選擇性。在電化學(xué)上，Pt作為氫氧反應(yīng)的陽極，而Fe2O3作為陰極，選擇性地還原-NO2。
電化學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證加氫機(jī)理
總之，通過將質(zhì)子和電子轉(zhuǎn)移到金屬氧化物位點(diǎn)進(jìn)行選擇性還原，所形成的電化學(xué)路徑增強(qiáng)了催化活性、選擇性和抗中毒能力。這種創(chuàng)新策略為設(shè)計(jì)超越傳統(tǒng)方法限制的高性能選擇性加氫催化劑創(chuàng)造了機(jī)會。
文獻(xiàn)信息：Selective hydrogenation catalysis enabled by nanoscale galvanic reactions,Chem.,2024.
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2024.06.030
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