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沸石材料的设计合成与金属纳米颗粒的协同催化

主讲人:肖丰收 教授

地点:弘毅楼五楼报告厅

时间:2021年3月23日(周二)下午2:30

主讲人介绍:

肖丰收,男,生于1963年1月,浙江大学求是特聘教授,1998年获得国家杰出青年基金资助。1983和1986年在吉林大学化学系分别获得学士和硕士学位。1986-1990年间,作为中日联合培养博士生,分别在吉林大学、大连化学物理研究所、日本北海道大学学习,1990获吉林大学博士学位,并于1993-1994年间在美国加州大学戴维斯分校进行博士后。 主要研究为沸石分子筛和纳米孔材料的合成、表征与催化性能。

主讲内容:

担载的金属纳米颗粒催化剂也是许多工业工程中的重要催化剂,但是纳米颗粒的聚集常常导致催化活性的降低,因此,制备出高稳定性和高活性的新型催化材料意义重大。在我们的研究中,提出将纳米颗粒镶嵌在沸石的晶体中,沸石晶体的刚性结构很好地稳定了金属纳米颗粒,而沸石的孔道结构有利于反应传质。这些催化剂在一系列的高温催化反应中显示出比常规工业催化剂更长的反应寿命与更高的活性和更优异的催化选择性[1]。进一步,这些镶嵌于沸石晶体内部金属纳米颗粒催化剂还能进一步浸润性修饰,更好地提高反应物相容性,富集反应物,从而提高催化反应的活性。作为一个实践该理论的实例,我们进行了甲烷到甲醇转化催化剂的浸润性调控,期望提高催化活性和选择性,该反应是科学家们追逐了几十年的一项“圣杯”(Dream Reaction)。为此,通过在包裹金属纳米颗粒的沸石晶体外表面上修饰分子尺度的疏水壳层,提出了“分子围栏”的策略,可以锁住转化反应中的关键成分双氧水,使其无法扩散、稀释,而是在“围栏”中持续与甲烷充分反应,源源不断生成甲醇[2]。实验表明,新型催化剂能让甲烷在低温下原位高效转化成甲醇,转化率达到17.3%,甲醇选择性达到92%。相关工作发表在Science, 2020, 367, 193-197上。

主办单位:材料化学工程国家重点实验室

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