中外研究團隊聯合發表:雜化納米金剛石碳催化

發布時間:2019-01-10      點擊:

近日,中國科學院大連化學物理研究所能源研究技術平臺研究員蘇黨生團隊與意大利墨西拿大學(University of Messina)教授Gabriele Centi團隊、德國馬普化學能源轉化所、中科院金屬研究所等單位聯合發表綜述文章,總結了sp3雜化納米金剛石及其衍生物在催化領域的研究現狀與應用前景(Chemical Society Reviews)。

 

 

在傳統工業催化領域中,金屬基催化材料占據著主導的地位,但是其不可再生性,以及對環境的污染性是金屬材料潛在的弱點。如何開發出具有可替代性的綠色能源催化劑是近些年來研究的熱點與重點。納米金剛石是一類sp3雜化的非金屬碳材料,通過簡單控制煅燒溫度(900~1500℃),可得到巴基型納米金剛石(sp3/sp2雜化)和洋蔥碳(sp2雜化)兩種延伸性碳材料。此前,蘇黨生將sp3雜化納米金剛石碳應用到催化領域(Angew. Chem., 2010),并得到了國際研究學者的廣泛關注。

 

該綜述首先介紹了sp3-sp2碳材料之間不同相結構演變過程,對比了該類碳材料與其它常見碳材料(如石墨烯、碳納米管)在表面結構、電子性質等方面的差異性。隨后,詳細介紹了該類碳材料在氣相烷烴脫氫、液相反應及其電化學催化領域的應用與當前存在的科學問題,強調了獨特的sp3/sp2核殼結構、表面微環境、活性位、雜原子介入與催化性能之間的構-效關系。文章最后引出納米金剛石及其衍生物在調控碳材料表面曲率、應力、缺陷等方面具有重要的參考價值。該工作得到中科院戰略性先導科技專項A等的資助。

 參考來源:中科院

注:

SP3雜化結構示意圖

 

sp3雜化一般發生在分子形成過程中。雜化發生后,原子最外層s軌道中的一個電子被激發至p軌道,使將要發生雜化的原子進入激發態;之后,該層的s軌道與三個p軌道發生雜化。此過程中,能量相近的s軌道和p軌道發生疊加,不同類型的原子軌道重新分配能量并調整方向,形成4個等價的sp3軌道。
文章來源“粉體圈”

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