中外研究团队联合发表:杂化纳米金刚石碳催化

发布时间:2019-01-10      点击:

近日,中国科学院大连化学物理研究所能源研究技术平台研究员苏党生团队与意大利墨西拿大学(University of Messina)教授Gabriele Centi团队、德国马普化学能源转化所、中科院金属研究所等单位联合发表综述文章,总结了sp3杂化纳米金刚石及其衍生物在催化领域的研究现状与应用前景(Chemical Society Reviews)。

 

 

在传统工业催化领域中,金属基催化材料占据着主导的地位,但是其不可再生性,以及对环境的污染性是金属材料潜在的弱点。如何开发出具有可替代性的绿色能源催化剂是近些年来研究的热点与重点。纳米金刚石是一类sp3杂化的非金属碳材料,通过简单控制煅烧温度(900~1500℃),可得到巴基型纳米金刚石(sp3/sp2杂化)和洋葱碳(sp2杂化)两种延伸性碳材料。此前,苏党生将sp3杂化纳米金刚石碳应用到催化领域(Angew. Chem., 2010),并得到了国际研究学者的广泛关注。

 

该综述首先介绍了sp3-sp2碳材料之间不同相结构演变过程,对比了该类碳材料与其它常见碳材料(如石墨烯、碳纳米管)在表面结构、电子性质等方面的差异性。随后,详细介绍了该类碳材料在气相烷烃脱氢、液相反应及其电化学催化领域的应用与当前存在的科学问题,强调了独特的sp3/sp2核壳结构、表面微环境、活性位、杂原子介入与催化性能之间的构-效关系。文章最后引出纳米金刚石及其衍生物在调控碳材料表面曲率、应力、缺陷等方面具有重要的参考价值。该工作得到中科院战略性先导科技专项A等的资助。

 参考来源:中科院

注:

SP3杂化结构示意图

 

sp3杂化一般发生在分子形成过程中。杂化发生后,原子最外层s轨道中的一个电子被激发至p轨道,使将要发生杂化的原子进入激发态;之后,该层的s轨道与三个p轨道发生杂化。此过程中,能量相近的s轨道和p轨道发生叠加,不同类型的原子轨道重新分配能量并调整方向,形成4个等价的sp3轨道。
文章来源“粉体圈”

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