斯坦福大学Matteo Cargnello教授等人在单独制备的浸渍铂纳米颗粒的多孔有机框架(POF)内沉积氧化铝前驱体,然后在氧化铝框架内封装铂纳米颗粒而制备稳定的催化剂,其在氧气和蒸汽存在的条件下,800 ℃下不发生烧结,而传统催化剂容易烧结,但仍然表现出相似的反应速率。此外,将这种方法扩展到Pd-Pt双金属催化剂上,能够保持较小的颗粒,在空气和10%蒸汽中保持高达1100 ℃的温度。该策略可广泛应用于其他金属和金属氧化物,其中烧结是材料失活的主要原因。
在这项研究中,作者制备了封装的铂/氧化铝催化剂(Pt@Al2O3),该催化剂与传统的负载体系一样具有活性,且在水热条件下的高温下保持稳定(氧气和蒸汽),这些封装的Pt NPs在碳氢化合物燃烧反应中表现出前所未有的稳定性。同时,在催化剂配方中加入Pd进一步提高了其稳定性,验证了该方法的多功能性。据所知,本文报道的PdPt@Al2O3催化剂在空气和蒸汽中老化1100 ℃后保持其活性,这是目前报道的具有最高稳定性的负载贵金属催化剂。
相关研究成果以“Templated encapsulation of platinum-based catalysts promotes high-temperature stability to 1100?℃”为题发表在《自然·材料》期刊上(Nature Materials, 2022, DOI: 10.1038/s41563-022-01376-1)。
图1. 封装催化剂的合成及表征。图片来源:Nature Materials
图2. 封装催化剂的催化活性和结构表征以及与负载样品的对比。图片来源:Nature Materials
(摘自能源学人)