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李玉良/蕙兰Angew.:Pd-UNs/Cl-GDY中引入富缺陷结构,显著提高催化甲醇氧化活性
钯(Pd)是催化甲醇氧化反应中最有效的元素之一。Pd的催化性能高度依赖于其暴露的活性位点、原子排列和可调的电子结构。然而,Pd催化剂由于对CO中间体具有较强的亲和力,容易发生CO中毒,导致催化活性和稳定性损失。缺陷工程作为一种有效暴露催化剂活性位点的方法,可以极大地调节催化剂的表面结构,从而调节中间体的吸附速率和反应速率,显著提高其催化活性。然而,在三维金属催化剂中,目前还缺乏一种合成富缺陷结构的有效策略,并且结合拉伸应变、低配位数(CN)和富缺陷结构尚未见报道。在三维金属催化剂中引入富含缺陷的纳米结构,包括堆垛层错(SFs)、台阶、边缘、晶格畸变和孪晶界(TBs),可能有助于协同实现高活性和稳定性。
近日,中国科学院化学研究所李玉良和蕙兰等通过在石墨烯中引入与sp-C键合的Cl元素,诱导了具有三维分支结构的Pd-UNs/Cl-GDY中的富缺陷结构(SFs、晶格畸变、台阶、边缘和TBs)。实验结果表明,所得的Pd-UNs/Cl-GDY催化剂显著增强了甲醇氧化活性,其质量活性(3.6 A mgPd−1)和电流密度(363.6 mA cm−2)分别比20% Pt/C增加了8.8倍和5.1倍;并且Pd-UNs/Cl-GDY催化剂也表现出强大的稳定性,在2000个循环后仍保持95%的活性。
此外,原位FTIR谱进一步表明,具有高密度、低CN和拉伸应变的Pd-UNs/Cl-GDY比Pd-NPs/GDY具有更高的CO氧化能力,能够有效抑制催化活性位点的CO中毒。
密度泛函理论(DFT)计算表明,由于其富含缺陷的结构在Pd-UNs/Cl-GDY中引起了较低的CN和拉伸应变,显著增强了氧化CO中间体的能力,进而增强了该催化剂的催化活性。更重要的是,研究人员通过诱导Cl与石墨烯中的sp-C键合,验证了该方法的普遍性,其可以在面心立方和六方紧密排列的晶体催化剂(FH-NPs)(Pd、Cu、Ru、Rh、Er、Os、Pt和Au)中产生富缺陷结构:富缺陷结构的形成和特殊的原子排列进一步增强了活性。
综上,该项研究不仅为FH-NPs的富缺陷工程提高其电催化活性提供了一条途径,而且为高效电催化剂的合成提供了一条重要的策略。
Defect Rich Structure Activated 3D Palladium Catalyst for Methanol Oxidation Reaction. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202308968
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3,6,9,12-四草酸酯四癸二酸_CAS:32775-08-9
2024-07-26
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2,2-双(((4-叠氮基-2,3,5,6-四氟苯甲酰基)氧基)甲基)丙烷-1,3-二基双(4-叠嗪基-2,3,6-四氟苯甲酸酯_2,2-bis(((4-azido-2,3,5,6-tetrafluorobenzoyl)oxy)methyl)propane-1,3-diyl bis(4-azido-2,3,5,6-tetrafluorobenzoate)_CAS:157928-53-5
2024-06-24
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(8R,9S,13S,14S)-13-甲基-3-乙烯基 6,7,8,9,11,12,13,14,15,16-十氢-17H 环戊基[a]菲17-酮_ (8R,9S,13S,14S)-13-methyl-3-vinyl6,7,8,9,11,12,13,14,15,16-decahydro-17Hcyclopenta[a]phenanthren-17-one _CAS:151171-58-3
2024-06-24
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松柏醇-7-硝基苯并[c][1,2,5]恶二唑_2-[(E)-3-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)prop-2-enoxy]-N-[2-[(4-nitro-2,1,3-benzoxadiazol-7-yl)amino]ethyl]acetamidel_CAS:1803427-21-5
2024-06-24
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(2E)-N-(1-(3-氯苄基)-1H-咪唑-4-基)-3-(吡啶-3-基)丙-2-烯酰胺_(2E)-N-(1-(3-chlorobenzyl)-1H-imidazol-4-yl)-3-(pyridin-3-yl)prop-2-enamide_CAS:2128292-12-4
2024-06-24
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橙花叔醇葡萄糖苷_β-D-glucopyranosyl-(1->3)-6,7-trans-nerolidol_CAS:116174-71-1
2024-06-24
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(6S)-3-甲基-6-(1-烯-2-基)环己-2-烯醇_(6S)-3-methyl-6-(prop 1-en-2-yl)cyclohex-2-enol_CAS:1313708-57-4
2024-06-24
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(6R)-3-甲基-6-(1-烯-2-基)环己-2-烯醇_(6R)-3-methyl-6-(prop 1-en-2-yl)cyclohex-2-enol_CAS:1647065-98-2
2024-06-24
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乙基紫精二六氟磷酸盐_ethylviologen bis(hexafluorophosphate)_CAS:138926-07-5
2024-06-24
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四羟乙基乙二胺_CAS:140-07-8
2024-06-24
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(S)-2-(乙酰基硫基)丙酸_CAS:167466-66-2
2024-06-24
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TEMPO_CAS:2564-83-2
2024-06-24
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N-Boc-反式-4-氨基-脯氨酸甲酯盐酸盐_CAS:334999-32-5
2024-06-24