Los científicos han preparado catalizadores de un solo átomo altamente soportados con estabilidad a altas temperaturas.
En 2011, el equipo colaboró con el profesor Li Juan de la Universidad de Tsinghua y el profesor Liu de la Universidad de Arizona para informar sobre la preparación y el rendimiento de catalizadores de un solo átomo por primera vez. vez en el mundo se propuso el concepto de "catálisis de un solo átomo" (Nat. Chem., 2011, 3, 634). Cuando los metales se dispersan sobre un soporte a nivel atómico para formar un catalizador de un solo átomo, exhibirán muchos. características que son diferentes de los catalizadores de nanopartículas soportadas Propiedades como máxima utilización de metales, máxima interfaz de soportes metálicos (Angew. Chemistry. En editado por..., 2018, 57, 7795), composición y estructura homogénea de los centros activos, y. Se espera que unan catálisis homogénea y heterogénea (Angew). Sin embargo, los átomos metálicos altamente dispersos también tienen alta energía superficial e inestabilidad termodinámica, y tienden a agregarse en grupos metálicos o incluso nanopartículas, especialmente a altas temperaturas. Por lo tanto, generalmente es necesario integrar sitios defectuosos con insaturación coordinada en Los átomos metálicos de los puntos están anclados en la superficie del soporte, pero el número de defectos superficiales en el soporte de óxido metálico suele ser pequeño, lo que dificulta la obtención de catalizadores de un solo átomo de alta carga con alta estabilidad de la temperatura.
El equipo ha estado trabajando duro durante mucho tiempo. El mecanismo de preparación y estabilización de catalizadores de un solo átomo ha sido explorado durante mucho tiempo (ACS Catal., 2015, 5, 6249; Nano. Res, 2015, 8, 2913), y se descubrió que el catalizador de un solo átomo de Pt 1 /FeO x preparado mediante el método de precipitación tiene un rendimiento estable a 800. Los átomos aún están dispersos después de la calcinación a ℃, lo que demuestra que la fuerte interacción entre el metal y el soporte le da al catalizador de un solo átomo una excelente estabilidad térmica. En base a esto, se propone que el metal activo puede estabilizarse mediante la fuerte interacción de valencia entre el metal y el soporte, lo cual es prometedor. El catalizador está completamente libre de la limitación del número de sitios defectuosos en el soporte soportado por metal. Los experimentos han demostrado que las nanopartículas de Pt soportadas sobre un soporte de óxido de hierro se pueden calcinar a alta temperatura en el aire para obtener un catalizador de un solo átomo de platino. la carga de masa puede alcanzar 65438 ± 0. Los experimentos comparativos y los cálculos teóricos muestran que el fenómeno del calentamiento para dispersar y estabilizar las nanopartículas de platino en partículas de un solo átomo no tiene nada que ver con los defectos en la superficie del soporte, sino que depende de las propiedades del soporte. sobre el portador de óxido reducible (Fe 2 O 3), las nanopartículas de platino se dispersarán espontáneamente en células individuales después de la tostación, y en el portador no reductor (Al 2 O 3), las nanopartículas de platino se agregarán en partículas más grandes cuando se calienten. El óxido de hierro en el portador de alúmina se puede ajustar de manera efectiva. La interacción entre el portador y el metal es beneficiosa para la dispersión térmica de las nanopartículas de Pt. Durante la combustión catalítica del metano, las nanopartículas de Pt soportadas por óxido de hierro se convierten en un átomo único de Pt. catalizadores in situ, que muestran buena actividad catalítica y estabilidad térmica. Este trabajo revela el proceso de pirólisis y dispersión de catalizadores de nanopartículas soportadas en catalizadores de un solo átomo, y explora preliminarmente el mecanismo de estabilización de metales activos mediante fuertes interacciones del estado de valencia entre metales y portadores. proporcionando información para el diseño de sistemas catalíticos de un solo átomo de alta carga y resistentes a altas temperaturas, base teórica y referencia importante.