纳米人-Angew：丁烯异构化中鳍状铁氧体催化剂增强的选择性和稳定性

Angew：丁烯异构化中鳍状铁氧体催化剂增强的选择性和稳定性

Nanoyu Nanoyu 2021-12-08

沸石和沸石类型的受限通道和笼子由于其独特的性质，如(水)热稳定性、可调的酸性和多种多样的孔拓扑结构，在许多工业过程中被广泛用作择形催化剂和吸附剂。沸石催化剂设计的一个共同目标是克服微孔固有的传质限制。二维(2D)、自成柱、层状（如介孔）和纳米尺寸的沸石的合成进展表明，由于内扩散路径的缩短和外比表面积的增加（即更容易接近的酸中心），相对于传统的类似物具有更佳的催化性能。

近日，休斯敦大学Jeffrey D. Rimer，明尼苏达大学Paul J. Dauenhauer，中科院大连化物所李秀杰研究员报道了合成了一种鳍状铁氧体（FER）的合成，这是一种具有2D孔隙的商用沸石，其中晶体表面的突起表现为伪纳米颗粒。

文章要点

1）研究人员首先使用稍加改变的方案合成了大小分布相对均匀的FER种晶。铁氧体的结晶形成了片状形貌，这是2D沸石的典型特征，在低比表面积表面（即厚度<100 nm的边缘）和[100]面上无孔的基底表面上可接触到孔。在仔细确定了水热合成条件的情况下，二次生长导致薄片所有表面的突起（称为鳍片）三维生长。研究发现，填充在基底表面的鳍片具有与种子的孔网分离的孔网，使得这些鳍片中的每一个都是孤立的纳米颗粒，这与具有3D孔隙的沸石不同。

2）1-丁烯异构化的催化试验表明，与相应的种子相比，鳍状催化剂寿命提高了3倍，异丁烯选择性提高了12%。

3）研究人员利用电子断层扫描证实了鳍片和种晶的相同的结晶学定位（crystallographic registry）。此外，Brønsted酸中心的时间分辨滴定证实，与传统类似物相比，FER具有更好的传质性能。

这些发现突出了通过简单和可调的合成后修饰来引入鳍片的优点，从而实现了材料以其他方式无法通过传统合成方法获得的性能。