2月2日，國家能源集團北京低碳清潔能源研究院（以下簡稱低碳院）北美研究中心在碳化鉑納米材料的研發(fā)工作上取得新進展。該研究成果發(fā)表在國際材料領(lǐng)域頂級期刊ACS Materials Letters上，并被選為當(dāng)期封面文章，低碳院是論文的唯一通訊單位。
圖為成果被選為ACS Materials Letters封面文章
納米金屬碳化物作為一種新型催化材料，具有獨特的催化性能，近年來受到國際研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。目前，在實驗環(huán)境，碳化鉑納米材料只能在非常極端的條件下才能被少量制備出來。低碳院北美研究中心首次發(fā)現(xiàn)了分子篩包裹的碳化鉑納米材料可以在常壓和較溫和的溫度下合成。這種碳化鉑復(fù)合納米材料對于乙烷芳構(gòu)化和乙炔選擇性加氫反應(yīng)都有很高的催化活性。
目前，分子篩包裹的金屬鉑納米材料的制備方法，大多涉及到復(fù)雜的摻雜金屬原子的分子篩合成步驟。低碳院北美研究中心通過簡單的化學(xué)沉積、空氣煅燒以及氫氣還原處理就可以合成分子篩包裹的鉑納米顆粒，其大小在1納米左右。此外，研發(fā)團隊發(fā)現(xiàn)在高于300攝氏度的環(huán)境下，該材料經(jīng)乙烷處理后，會轉(zhuǎn)化為碳化鉑納米顆粒，但對于負載在氧化鋁載體上的較大的金屬鉑顆粒，同一條件下經(jīng)乙烷處理并不會產(chǎn)生碳化鉑顆粒。
該研究還表明這一碳化鉑復(fù)合納米材料在碳氫化合物催化反應(yīng)中具有優(yōu)良的活性，其中碳化鉑納米顆粒是乙烷芳構(gòu)化反應(yīng)中的催化活性相。在乙炔選擇性加氫反應(yīng)中，碳化鉑納米顆粒相對于氧化鋁負載的金屬鉑催化劑也有著更高的催化活性及選擇性。
圖為分子篩包裹的納米碳化鉑制備過程示意圖
鑒于碳化鉑納米材料在催化反應(yīng)中的優(yōu)異性能，該研究不僅給制備各類過渡金屬碳化物提供了一種新的思路，而且在煤化工及油氣化工產(chǎn)業(yè)鏈深加工方面具有廣闊的應(yīng)用前景，將助力集團公司進一步做精做細現(xiàn)代煤化工，延伸副產(chǎn)烷烴制芳烴、制氫、炔烴純化等煤化工工藝路線的產(chǎn)業(yè)價值鏈。
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