金属间纳米粒子具有显著的催化应用前景,但是形成金属间结构过程中需要从无序转变为有序,这需要克服能垒。
有鉴于此,天津大学巩金龙教授等报道气相原子移动策略,原位合成稳定均匀的金属间合金材料,用于丙烷脱氢催化。
本文要点
(1)
这种气相转移合成策略是通过同一个反应器内将分别担载于两个不同载体上的金属进行物理混合的方式。将不可移动的金属(Pt)放置在SiO2上,随后能够气相移动的金属原子(Zn, Ga, In)等移动到Pt表面随后形成Pt1M1金属间合金催化剂。
合成的PtZn金属间催化剂能够在工业级反应条件稳定工作超过1300 h,当反应温度为550-600 ℃,丙烷的转化率接近热力学平衡,丙烯选择性超过95 %,这个性能超过目前标杆Pt催化剂。
(2)
原位表征和DFT理论计算/分子动力学结果显示,吸附在颗粒表面的Zn原子向内部扩散,促进形成尺寸超小且规则排序的金属间合金催化剂。这种原位的气态移动策略能够应用于合成广阔的金属间材料合成体系。
参考文献
Wei, P., Chen, S., Luo, R. et al. Stable and homogeneous intermetallic alloys by atomic gas-migration for propane dehydrogenation. Nat Commun 15, 8157 (2024).
DOI: 10.1038/s41467-024-52518-9
https://www.nature.com/articles/s41467-024-52518-9