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科技日報記者 王健高?實習(xí)記者 宋迎迎 通訊員 劉佳
10月20日，記者從中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所獲悉，該研究所王光輝研究員帶領(lǐng)的多孔催化材料研究組開發(fā)了一種雙模板策略，制備了成型的氮摻雜介孔碳納米線負(fù)載的Pt單原子催化劑（Pt1/NMCW）。相關(guān)研究發(fā)表在《納米研究》上。?
雙模板法合成Pt1/NMCW催化劑的示意圖。田正斌/圖
碳載單原子催化劑在多相催化領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。但是，在碳載單原子催化劑合成過程中，大量單原子被嵌入到碳基底或微孔孔道中，引起傳質(zhì)限制，導(dǎo)致催化性能降低。另外，碳載單原子催化劑通常是以納米/微米級的粉末態(tài)存在，在實際應(yīng)用中需要添加膠黏劑，通過壓片、擠條等手段成型，這一過程會導(dǎo)致催化劑孔道堵塞，活性位點包埋，大幅降低催化劑的效率。
“設(shè)計具有多級孔結(jié)構(gòu)的成型碳載單原子催化劑，有望解決上述問題。”王光輝表示，該策略以三嵌段共聚物為軟模板，合成了一維介孔碳納米線負(fù)載的Pt單原子，可以暴露更多的Pt活性位點；以KCl晶體作為硬模板，形成了有利于傳質(zhì)的大孔結(jié)構(gòu)。由于其結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，Pt1/NMCW在液相加氫過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，優(yōu)于未使用KCl模板合成的成型催化劑的活性，并且與納米級粉末催化劑（納米碳球負(fù)載的Pt單原子）的活性相當(dāng)。該研究為碳載單原子催化劑傳質(zhì)效率的提高和活性位點的暴露，提供了一種有效途徑，在多相催化領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用價值。
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