惰性纳米覆盖层保护 Pt/γ-Mo2N 助力稳定制氢,开辟高效催化剂新路径

【字体: 时间:2025年02月13日 来源:Nature 50

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  为解决活性载体在催化过程中易劣化、限制催化剂寿命及实际应用的问题,研究人员开展了用惰性纳米覆盖层保护活性载体和表面金属物种的研究。结果表明,该策略能提升催化剂稳定性,制氢效果显著,有望减少贵金属消耗,意义重大。

  利用活性载体分散金属物种对构建高效界面催化剂至关重要,它能将负载型金属催化剂中竞争性反应物的吸附活化模式转变为非竞争性机制。然而,这些活性载体在催化过程中容易劣化,限制了催化剂的使用寿命及其潜在的实际应用。因此,需要新的策略来同时保护活性载体和表面金属物种,且不损害其固有的催化性能。
研究发现,使用惰性纳米覆盖层部分屏蔽和分隔活性载体表面,可增强高活性界面催化剂的结构稳定性。具体而言,在高活性 Pt/γ-Mo2N 催化剂上原子分散的惰性氧化物纳米覆盖层,能够阻断 γ-Mo2N 上导致该活性载体表面氧化和失活的多余表面位点。

该策略制备出一种高效且高耐久性的甲醇重整制氢催化剂,仅含 0.26 wt% 的 Pt 负载量。其展现出高达 15300000 的周转数(turnover number),以及高达 24500 molH2·molmetal-1·h-1的表观周转频率(apparent turnover frequency)。这一创新方法展示了减少贵金属消耗、提高催化剂寿命的前景,可用于设计高效稳定的多相催化剂。

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