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【解读】Angew:分子筛纳米片负载高分散Pd-CeOₓ催化剂实现二氧化碳介导的氢气储存和释放

科学温故社  · 公众号  ·  · 2024-07-19 08:01

正文


第一作者:李承绪、何广源

通讯作者:孙启明教授、梅东海教授

通讯单位:苏州大学、天津工业大学

论文DOI:10.1002/anie.202409001



全文速览
利用“缺陷构筑—初湿浸渍”的合成策略制备了自支撑薄片状分子筛负载的高分散的Pd-CeO x 催化剂,其在甲酸分解制氢和二氧化碳加氢制甲酸反应中展示出优异的催化性能,实现了二氧化碳介导的高效氢气储存和释放。


背景介绍
氢能具有储氢密度高、环境友好及来源广泛等优势,被认为是替代传统化石能源的理想选择。然而,安全高效地储存和运输氢气仍然是氢能产业面临的主要瓶颈问题,严重阻碍了氢能产业的快速发展。液态储氢技术被认为是突破氢能储运限制的一种可行性方案,其中甲酸具有储氢含量高、化学性质稳定及价格低廉等优势成为一种潜在的液态储氢载体。



本文亮点

1. 利用“缺陷构筑—初湿浸渍”的合成策略制备了自支撑薄片状分子筛负载的高分散的Pd-CeO x 催化剂,即便在Pd负载量为5.0 wt.%的情况下,催化剂依然能够保持良好的金属分散性和较小的金属尺寸(3.6 nm)。

2. 由于分子筛纳米片负载的Pd-CeO x 催化剂具有超小的金属尺寸、提升的传质效率、易接近的催化活性位点及双金属间的协同作用,甲酸分解制氢和二氧化碳加氢制甲酸反应中展示出优异的催化性能,实现了二氧化碳介导的高效氢气储存和释放。

3. 相较于传统分子筛(晶体尺寸200-300 nm)负载Pd基金属催化剂,片层状分子筛负载的Pd-CeO x 催化剂具有显著提升的热稳定性,即使在700℃氢气氛围下处理,金属依旧呈现高度分散的状态。

4. 密度泛函理论计算证明了高度分散的Pd团簇和富含缺陷位点的CeO x 物种之间能够形成高效催化界面,显著降低甲酸脱氢和二氧化碳加氢制甲酸的反应能垒,进而提高其催化性能。








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