中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室研究员邓德会、中科院院士包信和团队,在铠甲催化方面的研究工作受到了国际同行的广泛关注,近期在Advanced Materials上发表题为Robust Catalysis on 2D Materials Encapsulating Metals: Concept, Application, and Perspective的综述文章。
采用廉价和储量丰富的非贵金属替代稀有的贵金属作为催化剂,实现重要能源和化工过程的高效转化是当今催化科学和化学化工研究的热点。然而,在一些苛刻的反应条件下,非贵金属的稳定性是亟待解决的问题。邓德会和包信和带领的研究团队在长期深入研究纳米催化的基础上,通过创新纳米催化剂的制备策略和合成方法,实现了石墨烯对3d过渡金属纳米粒子的包裹和封装。实验研究和理论模拟表明,在催化反应过程中,活性金属纳米粒子催化剂在纳米碳空腔中的封装阻断了其与苛刻反应环境(如强酸、强碱等强腐蚀性环境)的直接接触,有效地延缓和阻止了催化剂的失活;同时,被包裹的纳米金属的活性价电子通过与类石墨烯碳层的相互作用“穿透”(penetration)到石墨烯外表面,实现了高效催化反应。相关原理得到了国际同行的认可,并被形象地描述成为催化剂“穿铠甲”(chainmail for catalyst)。
近年来,“铠甲”催化的概念迅速拓展,围绕这一概念国内外众多课题组相继在电催化、光催化、传统多相催化等体系进行研究。作为这一概念的首创团队,邓德会和包信和研究团队进行了系统深入的研究,相关研究一直处在引领地位。在燃料电池阴极氧还原反应、电解水析氢、析氧反应、染料敏化太阳能电池、锂-氧电池、合成气转化反应等能源小分子转化利用领域取得系列进展。此外,利用光电发射电子显微镜(PEEM)和Soft X-ray等成像技术,直接观察到活性金属对碳层表面电子结构的调变,并结合理论计算阐明了金属-碳相互作用的本质,加深了对“铠甲”催化概念的理解和认识。
研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中科院纳米先导专项、中科院前沿科学重点研究项目和教育部能源材料化学协同创新中心等的资助。
大连化物所在Advanced Materials上发表“铠甲”催化工作进展报告
堆垛是二维层状材料一个独特的结构自由度,在对称性破缺和各种新奇的电学、光学、磁学以及拓扑现象等方面发挥着重要作用。例如,与具有中心对称性的2H堆垛双层二硫化钼形成明显对比,3R堆垛双层二硫化钼的空间反......
近日,中国科学院大连化学物理研究所包信和院士、研究员傅强团队在界面限域催化研究方面取得新进展。团队发现开放的TiO2等氧化物载体表面能够提供限域环境,并且驱动In2O3颗粒在二氧化碳加氢反应气氛中自发......
近日,中国科学院大连化学物理研究所研究员叶茂、刘中民院士团队在催化剂颗粒温度测量方面取得新进展。团队开发出单个工业分子筛催化剂颗粒内温度分布三维时空分辨测量方法,揭示了强放热的甲醇制烯烃反应过程中催化......
厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室教授王野、傅钢和中国科学技术大学教授姜政等,创制出高达5500小时以上寿命的超高稳定性In/Rh@S-1催化剂,在近热力学平衡收率条件下,高选择性催化丙烷等低碳烷......
近日,中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室碳基资源电催化转化研究组研究员汪国雄和高敦峰团队,与大连工业大学教授安庆大团队合作,在二氧化碳(CO2)电解制备燃料和化学品研究中取得新进展,实......
记者2月24日从江南大学获悉,该校化学与材料工程学院刘小浩教授团队采用光诱导—邻近沉积方法,通过精确控制双原子位点的距离,产生优异的协同催化效应,实现二氧化碳加氢近100%选择性生成甲醇,且生成甲醇的......
分数量子霍尔效应通常在非常高的磁场下出现,但麻省理工学院的物理学家现在在简单的石墨烯中观察到了它。在5层石墨烯/六方氮化硼(hBN)莫尔超晶格中,电子(蓝球)彼此强烈相互作用,并且表现得好像它们被分解......
近日,哈尔滨工业大学化工与化学学院王振波教授团队在双功能氧电催化剂研究领域取得重要进展,研究成果以《设计钴-氮-铬跨界面电子桥打破制约活性-稳定性转换以实现超稳定的双功能氧电催化剂》为题发表在《德国应......
英国研究人员公布了一项重要的发现:首次人体严格受控暴露临床试验显示,吸入特定类型的石墨烯不会对肺或心血管功能产生短期不良影响。这意味着石墨烯这种纳米材料可以安全地进一步开发,而不会对人类健康造成重大风......
高效全分解水制氢示意图。中国科学院大连化学物理研究所供图中国科学院大连化学物理研究所研究员章福祥团队在宽光谱捕光催化剂全分解水制氢研究中取得新进展。他们发现金属载体强相互作用可显著促进Ir/BiVO4......