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我校老师在Nature Communications发表研究成果

发布时间:2017-12-28|浏览次数:

  近日,我校化学化工学院朱文帅教授在催化剂界面电子结构调控催化活性方面取得突破性进展,在Nature Communications(IF:12.123)发表题为“Taming interfacial electronic properties of platinum nanoparticles on vacancy-abundant boron nitride nanosheets for enhanced catalysis”论文,这是我校作为第一单位首次在该刊物发表论文。

  纳米催化技术是当今重要的研究方向,催化剂界面电子结构调控对催化性能影响至关重要。通常研究者采用构建多元合金、利用供电子或吸电子有机长链修饰金属表面、建立金属-载体强相互作用等方法提高催化剂的选择性和活性。对于纳米铂催化剂,尽管在一氧化碳催化氧化、小分子加氢反应,电催化产氢等领域表现出优异的催化性能,但是如何调变催化反应中铂的电子结构关联催化活性依旧是重要的研究课题。

  多年来,朱文帅教授和他的科研团队围绕二维材料的设计和制备,利用含有缺陷位的二维六方氮化硼为载体,调变铂纳米粒子的界面电子结构,成功地实现了低温(~70℃)催化一氧化碳完全氧化,并借助原位表征和理论计算从原子尺度解释了催化反应机理。结果发现制备的催化剂在反应中显示出优异的催化性能,甚至优于常用的二氧化钛作活性载体的催化剂。通过原位实验表征和密度泛函理论计算发现,铂纳米粒子和载体之间存在强相互作用,氮缺陷位电子偏移到铂上,而硼缺陷位电子偏移到氮化硼上,总的电子转移效应使铂上带上相对负电荷,进而在反应过程中增强了与氧气的结合能,弱化铂表面一氧化碳中毒,从而提高了催化一氧化碳氧化性能。该研究结果为设计高稳定性和高活性贵金属催化剂提供了一种新思路。该工作与美国橡树岭国家实验室朱慧源博士和戴胜研究员等合作完成,并得到了国家自然科学基金、江苏省“六大人才高峰”项目、江苏省教育厅优秀青年教师境外研修等项目的资助。(化学化工学院)