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。

由中國科學院地球環(huán)境研究所黃宇教授領導的一項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、Co核與碳層之間的相互作用及其對NO 2吸附和活化的促進作用尚不清楚。

在這項研究中，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重要。反應性。

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，從而導致增強的氧活化。密度泛函理論計算表明，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)構可以提供富含電子的碳表面，促進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)構賦予了活性物質(zhì)的最佳利用和有效的氧活化。

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