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王勇课题组在小尺寸含氮炭基纳米球合成及应用方面取得新进展

编辑:cgsoft 时间:2014年09月20日 访问次数:476

     负载型多相催化剂通常是将纳米金属或金属氧化物等负载在多孔固体表面,载体材料的物理化学性质极大地影响着催化剂的催化性能。因此,选择合适的催化剂载体在催化剂的设计中非常关键。上个世纪,基于多孔硅基材料的多相催化剂在化学工业中得到了广泛的应用,但是硅基材料在液相反应条件下孔结构容易塌陷,导致催化剂失活。近年来,炭材料的功能化为多相催化剂的设计提供了新的思路与途径。在炭材料中引入氮等异质元素能进一步调变材料的结构、表面化学性质及电子传导性等。在催化领域中,氮掺杂多孔炭材料作为一类新型固体碱催化剂或催化剂载体已经显示出了独特的优势。

    水热法是近几年发展起来的制备多孔炭基材料的新方法。用水热法制备的炭小球直径一般在200nm~10μm,作为催化剂或者催化剂载体时,炭材料的颗粒越小,催化剂与反应物分子接触的表面积就越大,催化效率也更理想。但是制备形貌可调的、尺寸小于100nm的纳米炭小球是水热法制备炭基材料中的难点。浙江大学-新和成联合研发中心王勇本课题组在近期的研究中,探索出一条新的合成路线与方法,以聚离子液体作为结构调控剂,结合水热法,制备得到的炭小球直径在50nm左右,解决了用水热法难以制备形貌可调炭小球纳米材料(<100nm)的难题,同时原位的将氮元素掺杂到炭小球纳米材料中。该方法过程简单,原料廉价。有趣的是,在该过程中加入贵金属盐后,可以一步得到高比表面积的金钯-炭复合催化剂,该复合催化剂在常压加氢中表现出高的催化活性且稳定性好,可以回收套用多达40次以上。该研究成果目前已发表在德国应用化学杂志上(Angew. Chem. Int. Ed., 2013, DOI: 10.1002/anie.201301069),并在该期的内封面被重点推荐。该论文第一作者为博士生张鹏飞。

该工作得到国家自然科学基金委员会-中国石油天然气集团公司石油化工联合基金资助项目(U1162124)、中央高校基本科研业务费、浙江省重点科技创新团队、浙江省新和成股份有限公司以及浙江大学-马普伙伴小组的资助。