BN限域CeO2-x纳米岛工程构筑Co3O4高效催化剂：丙烷低温氧化的突破性进展

（编辑推荐）本研究通过设计CeO2-x纳米岛修饰的BN多孔载体（CeO2-x-BN），显著提升Co3O4催化剂对丙烷氧化的活性（反应速率达3.3 μmol·gCat.-1·s-1）。该载体通过界面电子转移（Co3+/Ce3+?Co2+/Ce4+）促进氧空位生成和氧迁移，为替代贵金属催化剂提供新策略。

　　

Highlight

本研究创新性地将CeO_2-x纳米岛锚定在BN载体上，构建了高性能Co₃O₄催化剂。通过精准调控金属-载体相互作用，实现了丙烷在219°C下的高效催化氧化，活性较无载体Co₃O₄提升13.2倍！

Results and discussions

形貌与结构分析

透射电镜（TEM）显示CeO_2-x纳米岛均匀分散于BN表面（图1a），高分辨TEM（HR-TEM）证实其晶格间距为0.31 nm，对应CeO₂的(111)晶面（图1b）。这种独特结构不仅提供高比表面积，还通过Co₃O₄与CeO_2-x的电子协同效应（Co³⁺+Ce³⁺?Co²⁺+Ce⁴⁺）显著提升表面电子密度。

性能突破

X射线光电子能谱（XPS）揭示催化剂富含氧空位，程序升温还原（H₂-TPR）证明其氧迁移能力增强。丙烷氧化测试中，Co₃O₄/CeO_2-x-BN的活化能（E_a）低至45 kJ/mol，归因于BN的疏水性和CeO_2-x的储氧能力协同抑制碳沉积。

Conclusion

该工作通过"载体工程"策略，将BN的高导热性与CeO_2-x的氧化还原特性完美结合，为设计抗烧结、高活性的非贵金属催化剂提供了新范式。