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双金属纳米材料与催化

中国科学: 化学 2014 年 第44 卷 第1 期: 85 ~ 99 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 评 述 双金属纳米材料与催化 刘向文, 王定胜, 彭卿, 李亚栋* 清华大学化学系, 北京 100084 *通讯作者, E-mail: ydli@ 收稿日期: 2013-08-21; 接受日期: 2013-09-05; 网络版发表日期: 2013-12-16 doi: 10.1360/032013-273 摘要 双金属纳米材料作为工业上少见的一类催化剂材料, 在合成过程中可通过对其组 关键词 成、结构晶粒大小尺寸的调控, 实现其催化性能的合理调控, 因此, 近年来备受催化材料化 双金属 纳米材料 学领域科技工作者的广泛关注. 随着纳米材料调控合成方面的技术进步, 具有均一小尺寸可 催化 控结构的纳米材料对于制备高效催化剂材料和研究催化反应机理具有重要的意义. 结合纳 米技术探索开发设计新型的双金属纳米催化剂材料颇具挑战性. 本文围绕双金属纳米催化 剂的合成、结构及其相关催化性能, 从不同的双金属纳米催化剂出发, 对催化剂的性能提高、 催化机理研究的若干问题和分析手段及方法在催化研究中的进展发表一点初浅认识. 1 引言 料微观结构的可控合成, 实现对于纳米材料的“ 设 计”. 催化剂材料只有当尺寸小到一定程度时才能最 贵金属作为一类工业上广泛使用的重要催化剂 大限度地发挥其催化作用, 其尺寸也相应地处于纳 材料, 因其在地球中储量限制, 如何高效、合理利用 米尺度. 因此, 在纳米尺度下, 对双金属催化材料进 贵金属材料已成为催化领域面临的挑战之一[1]. 为了 行调控合成, 通过改变双金属材料的组成、尺寸和微 寻找可替代贵金属的催化材料, 利用非贵金属与贵 观结构, 探索具有这些不同参数的双金属催化材料 金属形成合金或金属间化合物从而降低对贵金属的 的催化性质具有重大意义[5~7]. 同时, 由于调控制备 消耗; 此外, 贵金属与非贵金属的合金和金属间化合 的双金属纳米材料形貌和尺寸均一, 能够将实际的 物由于化学组成和微观结构的变化, 其与单一贵金 双金属催化剂进行模型化处理, 从而更好地研究催 属材料相比具有不同的性质. 近年来, 双金属纳米催 化反应机理. 针对纳米材料的研究方法和技术也可 化材料由于在替代贵金属、提高催化活性和选择性等 进一步应用到双金属纳米材料中, 辅助理论模拟计 方面的重要作用而受到普遍关注[2~4]. 围绕双金属的 算, 可以对催化反应机理进行更合理的解释, 从而为 材料组成、微观结构等因素进行调控合成制备不同的 进一步设计催化剂材料提供可行的研究思路. 因此, 双金属材料, 研究上述不同的双金属材料在不同催 在纳米尺度下可以更加有效与合理地研究双金属材 化反应中的表现, 试图寻找具有更高活性、选择性和 料的制备和催化性质, 近年来此领域也一直是科学

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