高分散貴金屬納米催化劑的構建及其催化性能增強機理

《高分散貴金屬納米催化劑的構建及其催化性能增強機理》是依託上海交通大學，由上海交通大學化學化工學院 潘雲翔研究員擔任項目負責人的聯合基金項目。

潘雲翔研究員博士畢業於天津大學環境化工專業，博士生導師，國家優青，侯德榜化工科學技術獎-青年獎，天津市優秀博士學位論文獲得者。

基本介紹

• 中文名：高分散貴金屬納米催化劑的構建及其催化性能增強機理
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：潘雲翔
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

貴金屬納米催化劑具有優越催化性能。但貴金屬納米顆粒熱穩定性差、易團聚的缺陷限制了這類催化劑的套用。在控制貴金屬納米顆粒尺度和分散性方面實現突破，構築更為高效的貴金屬納米催化劑，對石油化工行業發展意義重大。本申請項目利用冷電漿，不使用酸、鹼、有機溶劑，不使用H2等還原劑，只以氬氣作為冷電漿引發氣體，在室溫下，構建高分散貴金屬納米催化劑。本申請項目將以CO2催化還原反應（CO2+H2）為探針，利用原位紅外等實驗技術與密度泛函理論計算相結合的方式，研究冷電漿運行條件對貴金屬納米催化劑表界面性質的影響機理，分析貴金屬納米催化劑上CO2催化還原反應機理，解析冷電漿構建的貴金屬納米催化劑催化性能增強機理。最終實現利用冷電漿低溫、可控、定向製備高分散貴金屬納米催化劑。本項目的實施將為CO2轉化等石油化工過程強化提供高效、高分散貴金屬納米催化劑，並提供理論和技術支撐。

結題摘要

貴金屬納米催化劑具有優越催化性能，被廣泛套用於CO2轉化、CH4重整、合成氣轉化等石油化工過程中。然而，貴金屬納米顆粒熱穩定性差、易團聚的缺陷始終是限制這類催化劑套用的瓶頸之一。在控制貴金屬納米顆粒尺度和分散性方面實現突破，構築出更為高效的貴金屬納米催化劑，對石油化工行業的發展，意義重大。通過本項目的實施，我們利用冷電漿技術協同苯丙氨酸分子自組裝，在室溫條件下，實現了對貴金屬納米顆粒尺度、形貌、分散性、組成、晶面、晶型等物理化學性質的可控調變，建立了冷電漿操作特性與貴金屬納米催化劑表界面性質間的定量關係；我們在實驗中建立原位線上檢測系統，並結合密度泛函理論計算，系統闡述了貴金屬納米催化劑表界面性質影響催化劑與CO2等反應物之間的電子傳遞特性進而影響CO2等反應物吸附與轉化的機制；我們發現通過調控貴金屬納米顆粒的尺度、形貌、分散性、組成、晶面、晶型等可有效強化電子由貴金屬納米催化劑向CO2等反應物的傳遞進而促進催化轉化效率的機理；在此基礎上，我們實現了高效貴金屬納米催化劑的室溫可控定製。利用上述研究成果，我們以第一/通訊作者在J. Am. Chem. Soc.、Chem. Eng. Sci.、Ind. Eng. Chem. Res.、Appl. Catal. B等國際重要學術期刊發表SCI英文論文10篇（其中有1篇論文被選為Front Cover、1篇為ESI高被引論文），另以合作作者參與發表SCI英文論文5篇，論文被他引200餘次；申請專利6項，已授權2項；獲得了天津市自然科學三等獎（排名第3，2017年）。