ChemCatChem:超临界二氧化碳调控用于多种尺度催化剂结构合成

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郑州大学许群教授课题组通过超临界二氧化碳实现PdCu/C的多尺度结构调控,制备出具有非晶表面,BCC相,纳米片结构,弯曲碳基底的PdCu/C纳米催化剂,具有超高的电化学表面积,以及高达3624 mA/mgPd的电催化甲酸氧化活性。

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近年来,超临界二氧化碳在制备二维非晶材料方面表现出了独特优势。利用超临界二氧化碳不仅可以在材料中引入缺陷和应力,实现材料的非晶化,还能够促进材料的相转变,调节材料的形貌等。这些方法都有助于调控材料的结构,制备具有更高催化活性的催化剂材料。


最近,郑州大学的许群教授课题组发现,利用超临界二氧化碳可以同时实现对PdCu/C材料内部多种不同尺度结构的调控。超临界二氧化碳能够在材料表面引入缺陷工程:PdCu合金表面出现去合金化与Pd的富集,形成非晶Pd层,产生更多的活性位点。同时,超临界二氧化碳可以引入相工程:在超临界二氧化碳的作用下,材料发生由FCC相向BCC相的转变,形成更有利于催化的晶格排列。此外,超临界二氧化碳在PdCu表面的吸附作用可以抑制材料在垂直方向的生长,促进材料形成超薄的纳米片结构,增大比表面积。更为重要的是,超临界二氧化碳还可以在碳材料中产生较大的剪切应力,形成弯曲的碳表面,增强了PdCu与碳基底的电子转移,有利于产生更强的催化活性。总之,通过超临界二氧化碳处理可以实现PdCu/C的缺陷工程,相工程,形貌工程和基底工程等四种尺度的结构调控,制备出具有超高催化活性的PdCu/C纳米催化剂。其催化甲酸氧化的质量活性高达3624 mA/mgPd,是目前已报道的PdCu合金催化剂中的最高值。该工作集超临界二氧化碳的多种调控作用于一体,利用一次超临界二氧化碳实现了多种尺度结构调控,为使用类似方法制备具有更高活性的催化剂材料奠定了基础。

文信息

Supercritical CO2 Mediated Multi-scale Structural Engineering in PdCu/C for Boosting Electrocatalytic Formic Acid Oxidation

Tianpei Ge, Wenhui Cui, Bo Gao, Qingyong Tian, Hongpo Liu, Wenzhuo Wu, Qun Xu*


ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202300936


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