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我所在氧化物限域催化研究中取得新進展

  近日,我所傅强研究員和包信和院士团队与英国剑桥大学合作,通过将纳米氧化物限域在金属有机框架(MOF)材料中实现高效催化过程,证明了限域微环境在调控催化性能上具有重要作用。相关结果发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上。

  催化活性中心所處的微環境能夠對催化體系的物理和化學狀態産生強烈的限制作用,從而可以有效調控催化性能,這一“限域催化”效應是多相催化中的一個重要概念(中國科學:化學,2012)。長期以來,包信和團隊探索了在一維碳管納米反應器和兩維層間納米反應器中的限域催化過程,發現這些限域微環境對催化反應具有有效調控作用(Acc Chem Res,2011;Chem Soc Rev,2017)。

  近日,剑桥大学的材料科学家利用无机化学中的普尔贝图(Pourbaix Diagram),发展出一个普适的在纳米孔内合成客体材料的有效方法(Pourbaix Enabled Guest Synthesis/普氏客体合成法),实现了在MOF孔内填充氧化钌纳米结构。利用这一材料,我所研究人员发现在零维纳米孔反应器中的限域效应可以弱化CO和O在氧化物表面上的吸附,使得该氧化物结构表现出独特的低温催化CO氧化性能,说明零维纳米空间中微环境限域可以弱化表面吸附并增强催化性能。这一结果与一维(J Am Chem Soc,2015)和兩維(PNAS,2017)納米空間中發現的限域催化效應一致。

  上述工作得到國家自然科學基金科學中心、科技部國家重點研發計劃、中科院納米先導專項、國家留學基金管理委員會和教育部能源材料化學協同創新中心(iChEM)的支持。(文/图 高丽君)

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