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介孔金屬晶體納米材料獲得新進(jìn)展探究催化和能源領(lǐng)域

發(fā)布日期： 2022-02-17 15:19:32 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)

介孔納米材料是一系列含有2-50nm穿透孔道的納米材料。自1992年首次發(fā)現(xiàn)以來(lái)，介孔材料因高比表面積、大孔體積、可調(diào)節(jié)孔徑和可控形態(tài)廣泛應(yīng)用于催化、能量轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存、氣體分離、氣體傳感和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。作為第二代介孔材料，介孔金屬晶體納米材料在催化方面表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。

四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院劉犇課題組最近發(fā)現(xiàn)介孔金屬的晶體孔道結(jié)構(gòu)可以調(diào)節(jié)苯丙炔催化半加氫反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了高附加值苯乙烯的高選擇性。介孔金屬的晶體孔道形成了顯著的表面拉伸應(yīng)變，產(chǎn)生一個(gè)狹窄的鉗形空間，改變了催化反應(yīng)中間體的吸附/解吸能力，在介觀水平上激活了其在催化反應(yīng)產(chǎn)物的選擇性。

該論文成果發(fā)表于德國(guó)《應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition)。

相較于傳統(tǒng)的無(wú)序合金材料，金屬間化合物納米顆粒的金屬原子高度有序，具有明確的原子化學(xué)計(jì)量。這些內(nèi)在特征改變了金屬間化合物的表面幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，影響了它們的催化活性、選擇性和穩(wěn)定性。有序介孔金屬間化合物由于其綜合的金屬間化合物和介孔框架結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)勢(shì)，是一種理想的高效納米催化劑。因此，在現(xiàn)有合成基礎(chǔ)上，發(fā)展新的合成策略實(shí)現(xiàn)原子晶體相和原子序列可控的介孔金屬納米材料，探究其在催化和能源領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要。

為了克服金屬間化合物形成過(guò)程中容易聚集和形貌不易控等難題，劉犇課題組開(kāi)發(fā)了一種通用的共生模板合成策略，精準(zhǔn)合成了具有明確形貌、周期性的有序介觀和原子有序的介孔金屬間化合物納米顆粒。同時(shí)評(píng)估了在有序介孔結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用下對(duì)3-硝基苯乙炔 (3-NPA)選擇性加氫反應(yīng)的金屬間晶相依賴性催化性能，介孔金屬間化合物PtSn表現(xiàn)出可控選擇性和高穩(wěn)定性。(作者：張晴丹)