MOFs限域Cu/ZnOx超小纳米粒子催化氢化CO2研究进展

近日,iChEM研究人员、厦门大学林文斌教授、汪骋教授课题组在CO2氢化催化剂的设计合成方面取得了重要进展,相关研究成果以“Confinement of Ultrasmall Cu/ZnOx Nanoparticles in Metal–Organic Frameworks for Selective Methanol Synthesis from Catalytic Hydrogenation of CO2” 为题发表于《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc., 2017, 139 (10), 3834–3840)。

Cu/ZnO和Cu/ZrO2是CO2氢化为甲醇的重要催化剂,而金属与氧化物载体之间的界面在其中起了关键作用。在高温高压的反应条件下,催化剂的表面结构重组和颗粒生长易降低催化活性和选择性。课题组利用Zr基金属有机框架(MOFs)后修饰和MOFs限域效应,原位构筑高混合度和高分散度的超小Cu/ZnOx纳米粒子(NPs),在CO2氢化到甲醇的反应中展现了高活性和100%的选择性。处于Cu/ZnOx和Cu/Zr6簇界面处的Cu/Zn/Zr原子占样品中全部Cu/Zn/Zr原子的50%以上,增加了催化活性界面。此外,他们利用XPS测量反应气体氛围和温度下催化剂中Zn和Zr的价态,证实了催化过程中存在低价态Zn(0)和Zr(III),而催化剂界面的氢溢流在CO2氢化中起重要作用。该研究以官能化的MOFs取代传统金属氧化物载体,引入金属纳米粒子与有机螯合配体及金属氧簇节点之间的强金属-载体相互作用,为优化催化活性和选择性提供了新思路。

该工作主要由厦门大学化学化工学院2014级博士生安冰完成,2015级硕士生张竞争参与了部分表征工作,催化剂评价方面得到了2011-iChEM中心博士后成康的帮助。研究得到了国家自然科学基金(21471128)、中组部千人计划和厦门大学人才经费的资助。

论文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.7b00058  

发布日期:2017/5/16 发布者:网站管理员 点击数:212【打印