纳米催化的形貌效应研究取得重大进展

2011年01月24日15:12 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信 字号：T|T
关键词： 2010科学发展报告 2010 科学发展报告 中国科学院院士 

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中国科学院大连化学物理研究所申文杰研究员在《2010科学发展报告》发表了纳米催化的形貌效应研究取得重大进展——四氧化三钴纳米棒用于CO低温氧化“一文。

寻求高活性、高稳定性的非贵金属CO低温氧化催化剂一直是环境催化领域面临的科学难题。研究人员深入研究了四化三钴材料在一定纳米尺度下的形貌与反应活性的关系。通过对制备条件的精确调控，制备了结构规整的Co3O4纳米棒。这类纳米棒结构的材料即使在零下77摄氏度水汽存在的条件下仍然可以催化CO的完全转化，并具有优异的反应稳定性。其反应速率是通常四氧化三钴纳米粒子的8-10倍。通过高分辨透射电镜表征发现这类Co3O4纳米棒暴露的活性（110）晶面占纳米棒表面的40％以上，而这类晶面上存在较多的CO氧化活性中心（CO3＋物种），这就从原子、分子层次上证明了纳米催化材料的形貌效应。更为重要的是这类纳米棒材料在接近汽车发动机冷启动的条件（大量水汽和二氧化碳存在，150-400度）下表现出非常好的CO氧化性能和结构稳定性，不仅有效催化排放尾气中的CO和烃类化合物氧化为水和CO2，而且使用后的纳米棒结构没有发生明显变化。

这种通过形貌控制优先暴露活性晶面的方法还可以适用于其他金属氧化物体系，对纳米催化的基础研究和开发新一代高性能的金属氧化物催化剂提供了重要的理论和实践基础。（摘自中国科学院“科学发展报告”课题组撰写的《2010科学发展报告》）

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