合成了雜原子摻雜碳材料，并將其作為鈀納米顆粒(NPs)的催化劑載體。許多Pd-C催化劑可以通過單摻雜、雙摻雜和多摻雜的雜原子到碳載體中產(chǎn)生。因此，尋求一種通用的描述符，無論摻雜類型如何，都將指導(dǎo)高效催化劑的設(shè)計。碳載體對鈀電子態(tài)的影響在催化過程中起著至關(guān)重要的作用，利用x射線光子光譜的結(jié)合能(BE)可以準(zhǔn)確而方便地描述其電子態(tài)。在這項工作中，通過熱裂解含雜原子前體合成了摻雜度可調(diào)的單(雙)摻雜碳納米管(CNTs)，并伴有氟化碳納米管的脫氟。密度泛函理論結(jié)果表明，摻雜碳納米管的電荷分布由摻雜構(gòu)型決定。負(fù)載Pd NPs后，載體的電荷被重新分布。同時，Pd
0 3d5/2的BEs也因金屬-碳電子相互作用(EMCI)而發(fā)生相應(yīng)的變化。最終，不同電子態(tài)的Pd NPs表現(xiàn)出對苯酚加氫周轉(zhuǎn)頻率的差異。因此，Pd NPs的電子狀態(tài)可以作為評價其催化性能和開發(fā)高效催化劑的指標(biāo)。
圖1合成摻雜碳納米管的流程圖和本工作中使用的兩種加熱模型。(b)雜原子摻雜和Pd NPs在摻雜CNTs上的負(fù)載示意圖。
圖2 (a) FCNTs在N
2流動下的熱重(TG)和微分TG (DTG)曲線。(b)以噻吩為S源，注入速率為1.5 mL h
-1的NH模式下，沉積3小時的熱解溫度和800℃下噻吩沉積時間對S摻雜劑含量的影響。(c)加熱方式對S摻雜劑含量12的影響，800℃，以噻吩為s源沉積2小時，注入速率為1.5 mL h
-1。(d)樣品的拉曼光譜。(e) 采用FH模式，以S粉為摻雜源，研究了溫度對S含量的影響(f) 通過FH模式改變前驅(qū)體中噻吩和吡啶的混合比例，在3ml h
-1注入速率下，可調(diào)節(jié)800℃下S和N的摻雜量。
圖3 (a) S@CNTs的TEM圖，(b) C和S的STEM-EDS線掃描，(C) S@CNT的HRTEM圖，(d)-(h) EDS元素映射S@CNTs。
圖4. Pd/p-CNTs， (b) Pd/S@CNTs， (c) Pd/N@CNTs， (d) Pd/P@CNTs， (e) Pd/N&S@CNTs， (f) Pd/N&P@CNTs， (g) Pd納米顆粒在不同載體上的Pd XPS 能譜。
圖5 優(yōu)化的雜原子摻雜石墨烯和Pd
4團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和巴德爾電荷的示意圖。
圖6 (a)苯酚轉(zhuǎn)化率和環(huán)己酮選擇性對反應(yīng)時間的影響。(b) Pd催化劑上苯酚加氫過程中TOF對Pd結(jié)合能的影響。(c)苯酚轉(zhuǎn)化率和環(huán)己酮選擇性與循環(huán)次數(shù)有關(guān)。
華南理工大學(xué)Guangxing Yang, Hao Yu，和南京工業(yè)大學(xué)Qiang Wang等人于2021年發(fā)表在Chemical Engineering Journal（ https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131758）上。原文：Modifying carbon nanotubes supported palladium nanoparticles via regulating the electronic metal-carbon interaction for phenol hydrogenation。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號
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