研究為過渡金屬納米催化劑的室內(nèi)HCHO凈化提供了新見解
室溫催化氧化是利用貴金屬納米催化劑表面的活性氧 (ROS)將甲醛 (HCHO) 轉(zhuǎn)化為無害 CO 2的有效方法。然而，貴金屬的高成本阻礙了室內(nèi) HCHO 凈化的廣泛應(yīng)用。此外，HCHO 相對于常規(guī)過渡金屬氧化物的室溫催化轉(zhuǎn)化受到它們產(chǎn)生 ROS 的能力有限的限制。
由中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃宇教授領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究為使用與貴金屬相似的過渡金屬納米催化劑凈化室內(nèi) HCHO 提供了新見解。
研究人員此前曾報(bào)道過封裝在摻氮碳中的 Co 納米顆粒在室溫下具有 85% 的 HCHO 去除效率。然而，Co顆粒對HCHO氧化的尺寸效應(yīng)、Co核與碳層之間的相互作用及其對NO 2吸附和活化的促進(jìn)作用尚不清楚。
在這項(xiàng)研究中，他們制備了一系列 N 摻雜的碳包裹金屬 Co (Co@NC-x) 納米催化劑，以探索 Co 粒徑對 HCHO 氧化的影響。
在 Co@NC-0.25 中形成了小尺寸且高度分散的 Co 納米粒子，其 HCHO 去除效率高于 90% 并具有最高的比催化活性，這意味著限制在碳中的 Co 粒子的尺寸對其至關(guān)重要。反應(yīng)性。
最佳的 Co 粒徑賦予電子從金屬核到外碳表面的有效轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致增強(qiáng)的氧活化。密度泛函理論計(jì)算表明，從金屬 Co 核到碳層發(fā)生了明顯的電荷轉(zhuǎn)移。
此外，OO 鍵的長度被拉長。這些結(jié)果表明，特殊的 Co@NC 結(jié)構(gòu)可以提供富含電子的碳表面，促進(jìn)NO 2活化和 HCHO 轉(zhuǎn)化。
Co納米顆粒的優(yōu)化尺寸和特殊的金屬@NC結(jié)構(gòu)賦予了活性物質(zhì)的最佳利用和有效的氧活化。
標(biāo)簽： 過渡金屬納米催化劑