Nanoreactorstrategie genereert superieure ondersteunde bimetaalkatalysatoren

Ondersteunde bimetaalkatalysatoren vormen een belangrijke klasse van katalysatoren bij heterogene katalyse. Ze kunnen op verschillende gebieden worden toegepast, zoals elektrokatalyse, biomassaconversie en waterstofproductie.

Traditionele impregnatie- en immobilisatiemethoden voor het synthetiseren van ondersteunde bimetaal nanodeeltjes (BNP’s) zijn echter vaak oncontroleerbaar, waardoor BNP’s worden gecreëerd met een niet-uniforme deeltjesgrootte, een lage legeringsgraad en een inhomogene verdeling over de dragers. Het resultaat is een slechte katalytische prestatie en een laag metaalgebruik.

Om de prestaties en efficiëntie van de ondersteunde BNP’s te verbeteren, prof. WANG Guanghui en prof. Jiang Heqing van het Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS), in samenwerking met Prof. Liu Jian van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van CAS, heeft onlangs een nanoreactorstrategie voorgesteld voor schaalbare synthese van de ondersteunde ultrafijne BNP’s.

Deze strategie introduceert hoogwaardige zaden (Pd-nanoclusters) en Au-ionen in het stikstofgedoteerde mesoporeuze polymeer (NMP). De NMP wordt gebruikt als nanoreactor voor de gezaaide groei van PdAu BNP’s in vaste toestand tijdens thermische reductie.

‘De gesynthetiseerde Pd₁Au_1/4 BNP’s hebben een zeer uniforme diameter met een fout van 0,5 nm en zijn homogeen gedispergeerd in de NMP-ondersteuning, “zei prof. Wang.

De Pd₁Au_1/4/ NMP-monster vertoonde verbeterde katalytische prestaties bij dehydrogenering van mierenzuur (FA) in vergelijking met de monometallische analogen Pd / NMP en Au / NMP.

“De versterkte activiteit kan worden toegeschreven aan de elektronische interactie tussen Pd en Au in de Pd₁Au_1/4 BNP’s. Bovendien zou de elektronische interactie aangepast kunnen worden door de samenstelling van PdAu BNP’s tijdens synthese te veranderen, “zei prof. Jiang.

Bovendien kan het PdAu / NMP-product door zijn koraalachtige structuur onder milde druk (1,0 bar) zonder enige bindmiddelen tot een monoliet worden gevormd. De monoliet bevat overvloedige macroporiën die nuttig kunnen zijn voor massaoverdracht bij een vloeibare reactie.

Met name de monoliet van Pd₁Au_1/4/ NMP vertoont nog steeds aanzienlijke activiteit bij FA dehydrogenering met een TOF-waarde van 3684 h-1 bij 333 K, en kan vijf keer worden gerecycled zonder massaverlies en veranderingen in activiteit.

Veel andere ondersteunde Pd-gebaseerde BNP’s (diameters variërend van 2-3 nm) zijn ook gesynthetiseerd met behulp van deze methode, waaronder PdRu, PdCo, ​​PdNi, PdZn, PdAg en PdCu BNP’s.

Deze voorgestelde nanoreactorstrategie biedt een effectieve route voor het synthetiseren van verschillende ondersteunde bimetaalkatalysatoren. Deze katalysatoren zijn veelbelovend voor toepassingen in groene en duurzame katalytische processen.

Deze studie is gepubliceerd in Materialen vandaag op 30 juli.