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                首頁 > 科研進展

                福建物構♂所微孔/介孔單原子催化劑及雙功能催化研究取得進展

                2020-04-01 福建▼物質結構研究所
                【字體:

                語音播報

                  電催化技術作為綠色環保的新型能源轉化技術,在近些年來引起了廣【泛的關註。過渡金屬--碳(M-N-C)催化劑,由於碳骨架中具有高電催〗化活性的M–Nx單金屬位點,成為最具潛力的電催化材料之一,並被廣泛應用於電催化氧還原反應(ORR)、二氧化碳還〖原反應(ECR)等研究。然而,在合成這類催化劑←的過程中,通常需要經歷▓高溫熱解的反應過程。在此過程中,反▂應前驅體中所含的金屬元素容易團聚或與氮、碳、氧等元素相結合〖生成金屬、金屬∴氧化物、金屬碳化物等納︾米顆粒,從而影響了單●原子電催化活性位點的獲得。另外,目前報道的單原子催化劑多數存在顆粒ω 度較大、缺乏合理的多【級孔分布(微孔為主)、孔分布∩不均等問題,致使相當比例的單原子♂被較厚的致密碳層所覆蓋,嚴重影響了】電催化劑的傳質過程(包括孔內的底物吸附和產物脫附),並導致了∩較低的單原子活性位點利用率。

                  由此,在國家自然科∏學基金項目等的資助下,中々國科學院福建物質結▓構研究所、結構化學國家重點實驗室朱起龍課題組以鐵摻雜的鐵雙卐金屬沸石咪唑酯骨架結構材料(ZnFe-ZIFs)為前驅體,利用適量鐵元々素產生的柯肯特爾效應,可控合成了一種新穎的微孔∞/介孔單原子催化劑(FeSAs/CNF-900)。該催化劑呈納米多面體框架結○構,不僅含有較↓高負載量的原子級分散的Fe–Nx活性位點,還擁有包含豐富大介孔(約10納米)的微孔/介孔分①級孔道結構★。同步輻射X射線吸收及穆ぷ斯保爾譜測試表明催化劑中的鐵元素均以單原子狀態分布,無任何金屬團簇或納米顆粒存在。特殊的多孔結構使得更多的活性※位點得▆以暴露,大幅提高了單原子利用率,並提升了電催化過程中的☉物質和電荷輸運能︾力。這些特卐性使該催化劑展現出優秀的雙功能電催化性能。在氧還原反ζ應中,其催化性能優於商業化的電催化劑Pt/C;在電催化二氧化碳還原反應中,其具有高催化活〗性,且對於生成一氧化碳有高的選ζ擇性。

                  該研究為設計合成高效的單原子△非貴金屬催化∩劑提供了新思路,為開發新型的高效電催◥化材料提供了重要參考。相關研究結果發表在國際期〗刊Appl. Catal. B-Environ.(DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.118720)上,福建物構所博士生陳曦為該論文的第一作者。

                  論文鏈接

                福建物構所◇微孔/介孔單原子催化劑及雙功能催化研究取得進展

                打印 責任編輯:葉瑞優

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