低碳院碳化铂纳米催化剂研发取得新进展

2月2日,国家能源集团北京低碳清洁能源研究院(以下简称低碳院)北美研究中心在碳化铂纳米材料的研发工作上取得新进展。该研究成果发表在国际材料领域顶级期刊ACS Materials Letters上,并被选为当期封面文章,低碳院是论文的唯一通讯单位。

 

图为成果被选为ACS Materials Letters封面文章

纳米金属碳化物作为一种新型催化材料,具有独特的催化性能,近年来受到国际研究领域的广泛关注。目前,在实验环境,碳化铂纳米材料只能在非常极端的条件下才能被少量制备出来。低碳院北美研究中心首次发现了分子筛包裹的碳化铂纳米材料可以在常压和较温和的温度下合成。这种碳化铂复合纳米材料对于乙烷芳构化和乙炔选择性加氢反应都有很高的催化活性。

目前,分子筛包裹的金属铂纳米材料的制备方法,大多涉及到复杂的掺杂金属原子的分子筛合成步骤。低碳院北美研究中心通过简单的化学沉积、空气煅烧以及氢气还原处理就可以合成分子筛包裹的铂纳米颗粒,其大小在1纳米左右。此外,研发团队发现在高于300摄氏度的环境下,该材料经乙烷处理后,会转化为碳化铂纳米颗粒,但对于负载在氧化铝载体上的较大的金属铂颗粒,同一条件下经乙烷处理并不会产生碳化铂颗粒。

该研究还表明这一碳化铂复合纳米材料在碳氢化合物催化反应中具有优良的活性,其中碳化铂纳米颗粒是乙烷芳构化反应中的催化活性相。在乙炔选择性加氢反应中,碳化铂纳米颗粒相对于氧化铝负载的金属铂催化剂也有着更高的催化活性及选择性。

 

图为分子筛包裹的纳米碳化铂制备过程示意图

鉴于碳化铂纳米材料在催化反应中的优异性能,该研究不仅给制备各类过渡金属碳化物提供了一种新的思路,而且在煤化工及油气化工产业链深加工方面具有广阔的应用前景,将助力集团公司进一步做精做细现代煤化工,延伸副产烷烃制芳烃、制氢、炔烃纯化等煤化工工艺路线的产业价值链。

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