本报讯 近日,中国科大梁海伟教授课题组与林岳博士与中科院高能物理研究所储胜启副研究员合作,使用高比表面积硫掺杂介孔碳为载体,基于贵金属与硫之间的强键合作用原理,制备出一系列高载量原子级分散贵金属催化剂,包括Pt、Ir、Rh、Ru以及Pd,其中金属Pt的载量可以达到10 wt% 。研究成果发表在国际学术期刊《科学·进展》上。论文第一作者是博士生王磊。
研究人员首先利用他们前期发展的过渡金属催化碳化有机小分子的方法,合成了具有高硫含量和高比表面积的meso_S-C载体,并利用传统的浸渍法使用该载体制备出一系列原子级分散的贵金属催化剂。球差校正透射电镜观测证实当金属Pt和Ir载量小于10%时,未发现纳米颗粒或纳米团簇存在;同步辐射X-射线吸收谱表征结果表明,金属主要以金属-硫配位形式存在,并未发现金属-金属配位,表明金属以原子分散的形式存在,并验证了金属与硫的键合作用。
在电催化甲酸氧化反应中,原子级分散Pt催化剂质量活性达到2.38 A ,是商业Pt/C催化剂的30多倍;在催化喹啉加氢反应中,原子级分散Ir催化剂的TOF值达到1292 h-1,是商业Ir/C催化剂的20多倍。该项工作为高载量原子级分散贵金属催化剂的普适性制备提供了一种新的思路。
(化学与材料科学学院 微尺度物质科学国家研究中心 科研部)