2月2日，國家能源集團(tuán)北京低碳清潔能源研究院（以下簡稱低碳院）北美研究中心在碳化鉑納米材料的研發(fā)工作上取得新進(jìn)展。該研究成果發(fā)表在國際材料領(lǐng)域頂級期刊ACS Materials Letters上，并被選為當(dāng)期封面文章，低碳院是論文的唯一通訊單位。
圖為成果被選為ACS Materials Letters封面文章
納米金屬碳化物作為一種新型催化材料，具有獨(dú)特的催化性能，近年來受到國際研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。目前，在實(shí)驗(yàn)環(huán)境，碳化鉑納米材料只能在非常極端的條件下才能被少量制備出來。低碳院北美研究中心首次發(fā)現(xiàn)了分子篩包裹的碳化鉑納米材料可以在常壓和較溫和的溫度下合成。這種碳化鉑復(fù)合納米材料對于乙烷芳構(gòu)化和乙炔選擇性加氫反應(yīng)都有很高的催化活性。
目前，分子篩包裹的金屬鉑納米材料的制備方法，大多涉及到復(fù)雜的摻雜金屬原子的分子篩合成步驟。低碳院北美研究中心通過簡單的化學(xué)沉積、空氣煅燒以及氫氣還原處理就可以合成分子篩包裹的鉑納米顆粒，其大小在1納米左右。此外，研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在高于300攝氏度的環(huán)境下，該材料經(jīng)乙烷處理后，會(huì)轉(zhuǎn)化為碳化鉑納米顆粒，但對于負(fù)載在氧化鋁載體上的較大的金屬鉑顆粒，同一條件下經(jīng)乙烷處理并不會(huì)產(chǎn)生碳化鉑顆粒。
該研究還表明這一碳化鉑復(fù)合納米材料在碳?xì)浠衔锎呋磻?yīng)中具有優(yōu)良的活性，其中碳化鉑納米顆粒是乙烷芳構(gòu)化反應(yīng)中的催化活性相。在乙炔選擇性加氫反應(yīng)中，碳化鉑納米顆粒相對于氧化鋁負(fù)載的金屬鉑催化劑也有著更高的催化活性及選擇性。
圖為分子篩包裹的納米碳化鉑制備過程示意圖
鑒于碳化鉑納米材料在催化反應(yīng)中的優(yōu)異性能，該研究不僅給制備各類過渡金屬碳化物提供了一種新的思路，而且在煤化工及油氣化工產(chǎn)業(yè)鏈深加工方面具有廣闊的應(yīng)用前景，將助力集團(tuán)公司進(jìn)一步做精做細(xì)現(xiàn)代煤化工，延伸副產(chǎn)烷烴制芳烴、制氫、炔烴純化等煤化工工藝路線的產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈。
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