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单原子位点催化剂作为新兴类别,由于具有接近100%的高效原子利用率,出色的活性、选择性和稳定性等优异特性,受到广泛的关注和研究。本文综述了单原子位点催化剂的最新研究成果及在电催化领域的应用。详细介绍了单原子位点催化剂的制备方法,包括“自下而上”合成策略中的共沉淀法、电化学沉淀法、原子层沉积法、光化学法和原子约束法等,“自上而下”合成策略中的高温原子迁移捕获法、高温热解法和悬挂键捕获法。分析了用于表征单原子位点催化剂的高角环形暗场透射扫描显微镜和X射线吸收光谱表征技术,进行单原子位点催化剂理论计算的密度泛函理论(DFT)和第一性原理。在电催化领域的应用主要包括氧还原反应(ORR)、氮还原反应(NRR)、CO2还原反应(CO2RR)、氢析出反应(HER)和氧析出反应(OER)。最后指出目前单原子位点催化剂存在无法大规模生产和催化机制不清晰等问题并给出相关建议,展望了单原子位点催化剂的发展前景,指出创新制备方法以实现稳定型单原子位点催化剂的大规模制备及工业应用,利用先进表征技术进一步明确单原子位点催化剂催化机制是未来发展的方向。 相似文献
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电催化由于反应条件温和、反应速率较快等优势,在能源存储与转化、高值小分子合成等领域具有极大应用前景。因此,设计开发高效的电催化剂是推动电催化反应工业化的核心问题。二硫化钼(MoS2)以其低成本、可调的电子性质和优异的化学稳定性,被认为是用于电催化的最有前景的候选材料之一。同时,单原子催化是一种功能强大、极具吸引力的技术,成本显著降低,且具有优异的催化活性。本文首先综述了MoS2基单原子催化剂的制备策略,包括电化学沉积、湿化学浸渍、水热/溶剂热和氢气等离子体还原。其次,在此基础上重点介绍了相应催化剂在电催化领域的应用。最后,从单原子改性、机理研究、合成工艺三个方面讨论了新的研究方向和未来趋势,即制备多金属MoS2基单原子催化剂,深度表征和计算澄清反应机理,开发绿色环保的合成工艺等。 相似文献
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贵金属单原子催化剂具有极高的原子利用率和单位质量活性,在众多化学反应中表现出优异的催化性能。介绍了在传统化学化工领域所用贵金属单原子催化剂的制备、表征及应用3个方面的研究进展。湿化学法制备贵金属单原子催化剂因成本低廉、操作简单而被广泛使用;球差电镜及同步辐射是用于贵金属单原子催化剂表征的最为直接有效的手段;当前,贵金属单原子催化剂主要应用于水煤气变换反应、CO2加氢转化反应、氢甲酰化反应、CO低温氧化转化、丙烷脱氢制丙烯反应及硅氢加成反应等领域。贵金属单原子催化剂也存在一定的局限性,主要包括稳定性差、缺失相邻的集合位点及宏量制备困难等。强化制备工艺与表征技术的融合、探究单原子催化剂的催化机制及反应动力学、寻求特定的适用于单原子催化的反应过程、设计可用于工业化生产的催化剂制备工艺,是推动贵金属单原子催化剂产业化发展的重要途径。 相似文献
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采用浸渍法制备不同组成催化剂Ni-M/γ-Al2O3(M=Zr、Co、Mg、Nd),通过固定床反应装置考察不同助剂、助剂含量和反应温度对催化剂活性的影响,并对催化剂进行X射线衍射表征。结果表明,14Ni-5Mg/γ-Al2O3的催化活性较好,随着反应温度的升高,甲烷转化率和CO收率均升高,反应温度升至800 ℃时,甲烷转化率达97.54%。采用共沉淀法制备载体、浸渍法制备的催化剂14Ni/MgO-Al2O3,在反应温度800 ℃、压力1.013 kPa、n(CO2)∶n(CH4)=1.2和催化剂用量0.5 g条件下,CO收率高于14Ni-5Mg/γ-Al2O3催化剂,但甲烷转化率略低。 相似文献
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二氧化碳甲烷化催化剂的研究进展 总被引:1,自引:0,他引:1
CO2催化加氢甲烷化反应是温室气体CO2资源化利用的有效途径之一。本文回顾了CO2催化加氢甲烷化催化剂的研究现状, 其中Ni基催化剂是研究最为广泛的CO2甲烷化催化剂。重点介绍了Al2O3、SiO2和La2O3载体及CeO2和La2O3助剂等对Ni基催化剂CO2甲烷化性能的影响, 阐述了载体的结构、电子性能、化学性能和助剂等对Ni基催化剂CO2甲烷化性能的影响。结合几种非Ni基CO2甲烷化催化剂的对比研究发现, 具有有序介孔结构的Co基催化剂也表现出了优越的CO2甲烷化性能。由此表明, 催化剂新颖的结构也是影响CO2甲烷化性能的重要因素, 通过催化剂结构、组成等的调变, 能实现CO2低温高效甲烷化, 为CO2甲烷化工业化进程奠定基础。 相似文献