课题组刘潇博士发现原子层沉积制备锚定Pt纳米颗粒新方法

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2017-02-27 17:02:59 作者: 所属分类:学术动态, 科研亮点 阅读:574

区域选择性原子层沉积制备氧化物纳米陷阱锚定Pt纳米颗粒

具有高分散性和优异催化活性的铂族金属纳米颗粒催化剂已在催化领域得到了广泛的应用,如机动车尾气净化,燃料电池和光催化等。然而,纳米颗粒差的热稳定性使得其在高温下发生烧结效应,从而导致其比表面积减少和催化活性下降。为了提高纳米颗粒的热稳定性,已经报道的方法通常可以分为两类。第一种方法是通过强的金属-载体界面相互作用来化学锚定纳米颗粒。第二种方法是可控制备多孔氧化物外壳层作为物理屏障来抑制纳米颗粒的迁移。尽管后一种方法对于提高纳米颗粒催化剂的热稳定性已经显示出很好的效果,但是如果氧化物壳层的生长过程没有得到很好的控制,那么催化剂很容易失去活性。

近期华中科技大学陈蓉教授课题组提出利用区域选择性原子层沉积技术可控制备氧化物纳米陷阱结构,并期望利用此纳米陷阱结构来锚定Pt纳米颗粒以提高其热稳定性。具体制备方案如图所示,首先在Al2O3基底上沉积Pt纳米颗粒,得到Pt/Al2O3催化剂。为了防止Pt纳米颗粒被后续沉积的氧化物覆盖,十八硫醇被用来作为阻挡高分子来保护Pt纳米颗粒。随后,利用区域选择性原子层沉积技术在Al2O3载体上选择性沉积Co3O4。最后,通过在空气中煅烧来除去十八硫醇保护层,再次暴露Pt位点,并且形成新的Co3O4/Pt界面。这种制备的纳米结构(Co3O4/Pt/Al2O3)表现出了优异的室温催化CO氧化活性。并且,Pt纳米颗粒的热稳定性被显著提高,经过600 ºC煅烧Pt纳米颗粒依然能保持较小的尺寸和高的催化活性。相关工作发表在Angew. Chem. Int. Ed., 56, 1648 (2017)。