中国科大基于单原子催化剂研究金属—载体相互作用获新进展

正负载型金属纳米催化剂在产氢反应中有着优异的催化性能,影响其性能的关键因素甚至是决定性因素便是衬底的选择。因此,深入研究催化剂中金属—载体相互作用与其催化性能之间的关系至关重要。然而,由于缺乏在原子尺度上对多相催化产氢反应过程的详尽理解以及对活性位点的明确标识,定量理解金属—载体相互作     

中科院大化所制备出高温稳定高载量单原子催化剂

<正>大连化物所航天催化与新材料研究中心乔波涛研究员和张涛院士团队,与清华大学李隽教授,以及天津理工大学罗俊教授合作,在单原子催化方面获得新进展。利用金属-载体共价强相互作用成功制备出耐高温的高载量铂单原子催化剂,相关研究成果以《不用缺陷位点稳定的耐高温单原子催化剂》为题发表在《自然—通讯》上。本项研究揭示了负载型纳米颗粒催化剂热解分散成单原子催化剂的过程,初步探索了金属-载体共价强相互作用对活性金属的稳定机制,为设计耐高温、高载量的单原子催化体系提供了理论依据和重要借鉴。     

改性的异相Fenton降解印染废水的研究进展

异相芬顿(Fenton)催化氧化是一种有效的深度处理技术,通常能够处理难生物降解有机污染物并在温和的条件下实现反应,但非均相芬顿存在反应效率低下的缺点。主要通过增加反应的活性位点来加快反应速率,可以通过将催化剂的尺寸减小到纳米级、在比表面积高的载体上负载催化剂,引入金属到催化体系中等方式来对异相芬顿进行改性。在此基础上综述了非均相芬顿在载体型催化剂、磁性催化剂以及金属催化剂对有机物降解效率的影响。结果表明,改性的催化剂对印染废水的脱色率普遍达到90%以上,为后续的生物处理打下了基础。因此,研究具有催化活性和回收率高、重现性好的非均相芬顿催化剂是今后的发展方向。     

改性的异相Fenton降解印染废水的研究进展

异相芬顿(Fenton)催化氧化是一种有效的深度处理技术,通常能够处理难生物降解有机污染物并在温和的条件下实现反应,但非均相芬顿存在反应效率低下的缺点。主要通过增加反应的活性位点来加快反应速率,可以通过将催化剂的尺寸减小到纳米级、在比表面积高的载体上负载催化剂,引入金属到催化体系中等方式来对异相芬顿进行改性。在此基础上综述了非均相芬顿在载体型催化剂、磁性催化剂以及金属催化剂对有机物降解效率的影响。结果表明,改性的催化剂对印染废水的脱色率普遍达到90%以上,为后续的生物处理打下了基础。因此,研究具有催化活性和回收率高、重现性好的非均相芬顿催化剂是今后的发展方向。     

宁波工研院等氮掺杂纳米碳催化机理取得新进展

正以纳米碳管、纳米金刚石、石墨烯为代表的纳米碳材料在催化中具有广泛的应用前景,不仅可以作为高性能载体负载金属及氧化物活性组分,还可直接作为非金属催化剂用于氧化脱氢、选择氧化、电催化等反应。相对于传统的金属催化体系而言,碳基催化剂具有表面与结构可控、碳资源充足、耐酸碱腐蚀等独特优势。通过化学方法将氮、硼、磷等杂原子引入纳米碳体系,可以调节其表面酸碱性、催化活性及产物选择性,掺杂纳米碳材料已经成为国际碳及催化领域的研究热点之一。在前期非金属催化研究的基础上,中科院宁波工业技术研究院(筹)新能源技术所张建研究员课题组与     

负载固相的铑基催化剂应用于烯烃氢甲酰化反应的研究进展

负载固相的催化剂因其简便的分离循环操作以及可观的催化性能而广受关注,但存在反应活性较差、金属流失量较大、催化剂制备成本较高等问题。本文首先从不同负载材料的角度综述了近年来该类催化剂最新的研究进展,主要探讨了载体的表面性质、催化剂的制备方法、膦配体等对催化性能的影响;最后介绍了新型的单原子催化剂所取得的突破性进展。分析表明：具有"类均相"特点的多孔有机聚合物的催化活性很好,而超支化聚合物功能化的磁性纳米催化剂的稳定性更佳。另外还对负载型铑催化剂未来的研究方向进行了展望：需要进一步加深对多孔有机聚合物的化学结构的理解,以便对其更好地表征;借助一些先进的表征技术如高角环状暗场扫描透射电镜和密度泛函理论的计算来深入研究载体结构对单原子催化剂的催化性能的影响。     

介孔CuCo/FeCeOx催化剂协同催化类Fenton反应

类Fenton反应是降解水中有机污染物的有效方法之一，开发高效的非均相催化剂至关重要。通过硬模板法制备了Fe掺杂的具有有序介孔结构的FeCeO_x材料，以此为载体通过浸渍法负载Cu和Co后，构建了具有多金属活性位点的催化剂。催化剂在亚甲基蓝降解反应中表现出优异的催化性能，在45 min内可将亚甲基蓝完全降解，且具有良好的循环使用性能，使用5次后亚甲基蓝降解率仍达到93.3%。催化剂的介孔结构有利于吸附亚甲基蓝，暴露更多的活性位点，多金属之间的协同作用促进了催化剂上的电子转移，从而提高H₂O₂的活化效率和促进·OH的产生。     

负载型纳米钌催化剂的制备方法及应用

负载型纳米金属催化剂在化学工业中发挥着重要作用。纳米金属颗粒的结构、组成、形貌以及与载体的相互作用影响负载型纳米金属催化剂的催化活性和稳定性,而纳米金属催化剂的物化性质与催化剂的制备方法密切相关。与其他贵金属相比,负载型纳米钌催化剂对芳环加氢具有很高的催化活性,在化工材料、制药以及有机液体储氢等领域具有较为广泛的应用。综述了负载型纳米钌催化剂的基本制备方法及应用,为今后研究工作提供了参考。     

介孔分子筛的功能化制备及催化性能研究进展

介绍了介孔分子筛经杂原子取代,引入酸功能、氧化还原功能;经有机－无机嫁接（杂合）,引入聚合催化功能、酸催化功能、手性催化功能;经修饰的介孔分子筛,用作固定化酶催化剂的载体;作为催化剂的载体,用于负载过渡金属及其氧化物和制备负载化的固体酸催化剂。综述了介孔分子筛经功能化制备及催化性能的研究进展。     

天然气催化燃烧催化剂的研究(Ⅱ）

介绍了天然气催化燃烧钙钛矿型氧化物催化剂、六铝酸盐型催化剂以及负载型非贵金属催化剂的研究现状。对于钙钛矿型氧化物催化剂,利用A位取代或调整B位元素的种类及配比、新的技术和方法制备高比表面积或具有纳米结构的钙钛矿型氧化物,是提高其甲烷催化燃烧活性的重要手段。六铝酸盐型催化剂具有很高的热稳定性和甲烷燃烧活性,但起燃温度较高,通过采用将金属Pd负载到六铝酸盐上或改变制备方法,提高其比表面积,以提高其低温反应活性。负载型非贵金属催化剂研究最多的是过渡族金属,其氧化活性、抗毒性能和耐久性都存在问题,需进一步研究。     

过渡金属单原子催化剂活化H2O2/PMS/PDS降解有机污染物的研究进展

单原子催化剂（SACs）是一种将金属以原子态负载于载体上的新型材料,具有原子利用率高、催化活性强和易回收等优点,使其在催化降解有机污染物方面备受关注。本文介绍了SACs的催化影响因素,总结了SACs催化降解有机污染物在环境领域中的应用。此外,着重综述了不同过渡金属（Fe、Co、Mn、Cu等）单原子催化剂在基于双氧水或过硫酸盐的高级氧化技术中的催化机理,单原子金属（M）一般与N键合形成活性位点M—N _x,活化氧化剂生成自由基或单线态氧,高效降解有机污染物。最后,提出未来SACs在催化降解有机污染物的研究方向是合成金属负载量高、稳定性高、pH适用范围更广的SACs,以及根据SACs的结构-性能关系和催化机理,对目标污染物设计特定催化剂。     

Al2O3负载Pd基催化剂的研究进展

氧化铝的化学性质稳定，并具有丰富的孔道结构，常被用为催化剂载体来分散金属活性组分，起到提高催化剂的催化活性和稳定性的作用，已被广泛地应用于化学工业中。负载型纳米Pd基催化剂具有优异的反应活性和产品选择性，己被广泛应用于催化加氢、脱氢、碳-碳耦合等反应中。综述了近年来Al₂O₃负载Pd基催化剂的研究进展。     

不饱和烃硅氢加成催化剂固载化研究进展

综述了各类负载过渡金属的催化剂体系及其在不饱和烃硅氢加成反应中的应用。负载过渡金属的催化剂具有良好的可回收性和选择性，研究主要集中在开发价廉、使用安全、环境友好和高催化性能的活性炭、氧化物或有机聚合物等负载过渡金属催化剂，并取得很好的结果。     

焙烧水滑石酸碱双功能催化剂及反应特点

焙烧水滑石是水滑石类物质受热分解形成的复合氧化物催化剂,具有层板结构和不同种类的酸和碱位点,可以通过改变层板金属阳离子、层间阴离子、负载其他金属改变催化剂的酸碱位点,在羟醛缩合、羰基化、加成、烷基化、酯化等多种反应体系中均表现出较好的催化性能.对近年来具有酸碱双功能的焙烧水滑石催化剂体系、反应特点等方面的研究进展进行归...     

负载钯催化Suzuki偶联反应的研究进展

过渡金属钯催化C-C偶联反应在有机合成中具有重要地位,负载型钯催化剂具有分离简便、可重复使用等优点,引起了人们的关注。综述了不同载体催化剂催化Suzuki偶联反应的研究进展。     

Pd/Fe_2O_3金属催化剂的制备及其催化还原邻氯硝基苯的研究

本文采用浸渍法制备了一系列负载型金属催化剂,进一步考察了它们催化邻氯硝基苯加氢反应的催化性能。研究表明:以纳米Fe_2O_3为载体所制得的Pd/Fe_2O_3金属催化剂用于邻氯硝基苯催化加氢反应具有较高的反应活性和选择性,反应转化率达90%以上,其中邻氯苯胺的选择性也达到90%以上。     

沸石封装金属纳米颗粒提高多相反应催化性能研究进展

金属和沸石分子筛是两种广泛应用于氧化还原和酸催化反应的重要催化剂,然而,金属纳米颗粒的团聚和烧结效应通常会导致反应过程中催化性能的损失。而具有均一孔道、结构多样性以及比表面积大等优点的沸石分子筛由于缺乏金属活性位极大地限制了其在催化反应中的活性和应用范围,因此,在沸石内部封装具有催化活性的金属纳米颗粒具有重要意义。综述重点介绍了近年来沸石封装金属纳米颗粒(金属@沸石)催化剂的研究进展,通过使用带有有机基团的稳定剂或晶种法等封装金属或金属氧化物的方法,有效地结合了金属颗粒的高活性以及分子筛载体的高选择性,提高反应活性的同时体现了金属-酸位点的协同催化性、选择性、抗浸出性和抗烧结性等优异性能,这些优势使得此类催化剂具有良好的工业应用前景。     

核壳结构纳米复合材料在催化中的应用

核壳结构纳米复合材料因其独特的结构而呈现出诸多新奇的物理、化学特性,在催化、生物、医学、光、电、磁以及高性能机械材料等领域具有广阔的应用前景。其中核/壳型结构的催化剂不仅可实现可控催化反应,还可以保护芯材不受外界环境的化学侵蚀,解决纳米粒子的团聚等问题,成为近年来催化领域的研究热点。本文系统综述了核壳型纳米复合材料在催化中的最新研究进展,详细介绍了金属-金属、金属-氧化物、氧化物-氧化物等核壳结构型的纳米复合材料在燃料电池中的电催化氧化反应、有机物加氢、选择性氧化、还原、环境催化及光催化降解等反应中的应用,并对今后核壳结构型的催化剂的研究方向进行了展望。     

包围型催化剂：理念、设计及催化性能研究

负载型催化剂广泛应用于多相催化过程，其中活性相和载体之间的界面相互作用及界面密度对催化反应机制及性能的影响一直以来备受关注。利用反向设计思路构造包围型催化剂，并开发一种简易普适的制备方法，即离子交换逆负载法，使载体前体的金属离子通过离子交换反应取代活性金属氢氧化物前体的金属离子，经焙烧、还原形成活性核被载体包围的催化剂。调控离子交换程度及金属、载体前体种类，得到不同结构及种类丰富的包围型催化剂。相比传统负载型催化剂，包围型结构具有更高的界面密度和相互改变的界面性质，且因活性相被载体物理隔离具有高稳定性，在催化反应中表现出更优越的催化性能，有望成为负载型催化剂的升级版进而推动工业催化技术进步。     

二氧化锆负载催化剂的应用

由于二氧化锆是唯一同时拥有酸性和碱性及氧化性和还原性的金属氧化物，而且还是p-型半导体，易于产生氧空穴，作为催化剂载体，可和活性组分产生相互作用，因此由它负载的催化剂与其他物质负载的催化剂相比较，具有更多的优良性能。综述了ZrO₂负载的铜和铁等金属的催化剂和固体超强酸的应用，并简述了添加适量助剂对催化剂催化性能的影响。