锚固在分层多孔单片碳纳米线上的原子Pt作为液态加氢的高性能催化剂

石头1998-0124CN11-5974/O4 https://doi.org/10.1007/s12274-022-5118-4 原子Pt锚定在分层次多孔单片碳 纳米线作为高性能催化剂为液体加氢 Zhengbin田,1、2晓惠邓,1平他1和Guang-HuiWang12(*) 纳米Res。,只是接受手稿•https://doi.org/10.1007/s12274-022-5118-4 http://www.thenanoresearch.com在10月。2,2022 ©清华大学新闻2022 只是接受 这是一个“就接受“手稿,哪一个有被检查通过的同行评审过程和有被接受为出版。一个“就接受“手稿是发表在线不久后 它的验收,是之前来技术编辑和格式化和作者打样。清华 大学新闻(锤头)提供了“就接受“作为一个可选和免费的服务哪一个允许作者来使他们的结果可用来的研究社区作为很快作为可能的后 接受。后一个手稿有被从技术上讲编辑和格式化,它将是删除 从的“就接受“网络网站和发表作为一个尽快篇文章。请请注意那技术编辑五月介绍小变化来的手稿文本和/或图形哪一个五月影响 的内容,和所有法律免责声明那应用来的杂志有关。在没有事件应锤头是举行负责任的为错误或后果产生从的使用的任何信息包含在 这些“就接受“手稿。来引用这anuscript请使用它的数字对象标识符 (DOI®)是相同的为所有格式的出版。 地址对应来第一个一个。Firstauthor,email1;第三C。Thirdauthor,email2 原子Pt锚定在分层次多孔单片碳纳米线作为高性能 催化剂为液体加氢 Zhengbin田,1,2晓惠邓1平他,1和 Guang-Hui王*1,2 1关键实验室的生物燃料,青岛研究所的生物能源和生物处理技术,中国人学院 的科学,青岛266101,中国 2大学的中国人学院的科学,北京 100049,中国 分层次多孔单片n型碳纳米线与原子 Pt(Pt1/NMCW)是准备通过一个dual-templating策略与F127作为软模板为中孔和氯化钾作为硬模板为 超级/大孔隙,哪一个是有益的为改善的曝光的活跃的网站和加强的质量转移。 提供的作者'webside如果可能的。作者1,进行1 作者2,进行2 原子Pt锚定在分层次多孔单片碳纳米线作为高性能催化剂为液体加氢 Zhengbin田,1、2晓惠邓,1平他1和Guang-HuiWang12() 1关键实验室的生物燃料,青岛研究所的生物能源和生物处理技术,中国人学院的科学,青岛266101 中国 2大学的中国人学院的科学,100049北京,中国 ©清华大学新闻和Springer-VerlagGmbH德国,部分的施普林格自然2018 收到:一天月一年/修改后:一天月一年/接受:一天月一年(自动插入通过的出版商) 摘要 单片催化剂玩一个至关重要的角色在各种各样的催化应用程序,例如,化学合成,能源转换和环境治疗,但他们的催化效率是经常有限的通过的限制质量转移和不足曝光的活跃的网站。在此,我们现在一个dual-templating策略来制造原子Pt分散在单片n型介孔碳纳米线(Pt1/NMCW) 与丰富的超级/大孔隙,哪一个作为单片催化剂,展品高催化性能在加氢的4-nitrophenol (4-NP)。在合成,triblock共聚物(普朗尼克F127)是使用作为一个主要的软模板来生成的介孔结构化碳纳米线来改善的可访问性的Pt单网站;氯化钾微晶是使用作为一个二次硬模板来创建 的超级/大孔隙,哪一个是有益的为加强的质量转移效率。谢谢来的dual-templating策略那创建的单片碳纳米线与分层次多孔结构,的获得Pt1/NMCW显示高度增强催化 活动在4-NP加氢,优于它的模拟合成没有使用氯化钾作为模板和被类似的来的粉体催化剂(例如,原子Pt加载在的n型碳团簇,Pt1/nc)。 关键字 dual-templating的策略,单片催化剂,多孔碳纳米线,Pt单原子,加氢 1介绍有效的方法是来构造单原子在低维 Carbon-supported单原子催化剂(囊),哪一个包含空间孤立的金属原子锚定通过邻近的 协调物种(作为C,N,啊,年代和P)在碳框架,有出现了作为一个新前沿在异构 催化[1-10].在对比来金属纳米颗粒,囊拥有高度统一的活跃的网站和是不主题来的影响的水晶方面,职位空缺或接口,因此提供独特的催化性能[11-16].来目前为止,各种各样的策略有被发达为合成的囊在 碳支持;然而,的最大利用的 单原子活跃的网站仍然是具有挑战性的[1,2,17-20].在一般情况下,高温热解的有机配合 框架或聚合物/碳支持有机配合 分子(作为metal-porphyrin分子)自然 奖助金的形成的单原子由于来他们的强大的交互与杂原子掺杂在碳支持[12, 21-27].尽管如此,金属集群或纳米粒子是经常形成下高温度,特别是在的情况下的高 金属内容,结果在的减少的金属利用效率[17,23,28].此外,最大化的曝光的单原子支持在碳支持是经常有挑战性, 因为大量的单原子是埋在的 微孔隙或碳骨架,哪一个保持不活跃的由于来 他们的难接近[24,29-34].来解决这样的问题,一个 碳材料与丰富的杂原子(作为N)和中孔,哪一个可以防止聚合的单原子和最大化他们的可用性。 在另外,单片催化剂有所示伟大的潜在的 在许多催化应用程序由于来他们的伟大的可操作性 [35-40].介绍活跃的网站成的现有的单片 基板,这样的作为倪泡沫,碳布和气凝胶,是一个直截了当的道路来制造单片催化剂[41-44], 但的低metal-loading能力和的不均匀金属分布经常限制他们的实用应用程序。另一个常见的方法为准备单片碳催化剂是 来形状粉状碳催化剂成宏观形式通过造粒,压片或挤压下一个某些压力[45-47].在这些流程,然而,额外的绑定( 作为粘土矿物质和聚合物)是经常参与其中,哪一个不可避免地块的毛孔和阻碍的可访问性的 单原子活跃的网站[46,48-50].因此,的设计的 binder-free单片碳催化剂与分层次多孔结构作为好吧作为低维结构是高度 可取的,哪一个可以不只有增强质量转移但也最大化的曝光的单原子网站。 在这研究中,我们报告一个dual-templating策略来 合成的分层次多孔单片n型 碳纳米线加载与原子Pt(Pt/NMCW), 1 地址对应来Guang-Hui王,wanggh@qibebt.ac.cn 涉及步骤的热液治疗,成型,热解和洗(计划1).在热液合成,的 n型介孔聚合物纳米线包含Pt 前体(Pt2+/NMPW)是获得通过使用3-aminophenol (3-AP)和hexamethylentetramine(HMT)作为聚合物 前体,tetraammineplatinum(2)二氯化([Pt(NH)3)4]Cl2)作为金属前体和普朗尼克F127作为一个软模板对的形成的介孔纳米线。 接下来,的Pt2+@NMPW是混合与氯化钾微晶,磨 和按下成平板电脑(Pt2+/NMPW-KCl),在哪里氯化钾微晶是使用作为一个硬模板为构建的 超级大孔隙。后热解和洗步骤,的 单片Pt1/NMCW与丰富的超级-/大孔隙是获得的。由于来的分层多孔和纳米线结构,的适用于Pt1/NMCW显示增强活动 在加氢的4-NP。 (Pt2+@NMPW)是收集通过过滤、洗彻底与去离子的水和最后冻干为10h。的 obtaind聚合物是混合与1.0g的氯化钾,磨和 按下成一个平板电脑通过一个球团新闻下一个温和的压力 (Pt2+/NMPW-KCl)。之前热解的样本是岁的在 130oC为16h。的热解过程是作为如下:的 样本是加热在管炉(在基于“增大化现实”技术流,120毫升最小值-1)来200oC与一个率的2oC最小值-1,然后加热来360oC与一个率的1oC最小值-1和维护为2h;后来,的 样本是进一步加热来800oC与一个率的2oC最小值-1和维护为2h。在最后的的单片Pt1/NMCW是 获得后删除的的氯化钾通过洗与水。的 样品治疗在1000oC是表示作为Pt1/nmcw-1000。合成的Pt/NMC1W-S。的样本的Pt/NMCW-S1是合成通过的方法作为提到上图中,但没有 使用氯化钾作为一个模板(只有F127是使用作为一个单模板在热液过程中,表示作为 2实验Pt1/NMCW-S)。 合成的Pt-NPs/NMCW。的样本的Pt-NPs/NMCW是 2.1化学物质 所有化学物质是的分析年级和使用没有进一步净化。3-Aminophenol(3-AP)是获得从J&K 合成通过的相同方法作为描述为合成的 Pt1/NMCW,除了那一个H/基2于“增大化现实”技术流(10%/90%,120毫升最小值-1) 化学物质技术有限公有限公普朗尼克®F127(PEO106ppo70peo106)是购买从Si司gma-Ald司rich(圣。 是使用而不是的基于“增大化现实”技术流为热解。因此, Pt 合纳成米粒的子Pt/加n载c。在通常的情况N下MC,1W.08是g的获3得-AP下和0.048g的 路易斯,密苏里州,美国)。钾氯(氯化钾),乙醇和 hexamethylentetramine(HMT)是获得从国药控股 化学试剂有限公司有限公司(上海、中国)。4-nitrophenol2-nitrophenol,2-methyl-4-nitrophenol,4-chloro-2-nitrophenol, 4-amino-3-nitrophenol,硝基苯,4-amino-5-nitrophenol, 2-bromo-6-nitrophenol,2-fluoro-6-nitrophenol,2-methyl-4-ni-trophenol,3-bromonitrobenzene,3-chloronitrobenzene,3-fluoronitrobenzene和tetraammineplatinum(2)二氯化 ([Pt(NH)3)4]Cl2)是obtianed从阿拉丁试剂有限公司 (上海、中国)。 2.2准备的样品 合成的Pt/NMCW。通常情况下,0.27g的3-AP和0.012g的 1 1 减[Pt少(N条H件3)4](C表l示2是作溶为解Pt在-NP一s/个NM混C合W物)。的20的毫升乙醇和30毫升的去离子的水。然后,30毫升的水解决方案包含0.52g的普朗尼克F127和0.56g的HMT是 添加下慢激动人心的。后激动人心的为20分钟,的混合解决方案是转移成一个teflon-lined不锈钢钢 高压灭菌器的120毫升能力,密封和治疗在90oC为24h。后来,的高压灭菌器是冷却下来来房间温度。然后,的聚合物产品是收集通过 过滤、洗彻底与去离子的水和最后 干下真空在50oC为10h。在最后的Pt1/nc是获得后热解通过的相同过程作为那使用为 合成的Pt1/NMCW(Pt单原子加载在的n型 碳团簇,表示作为Pt1/nc)。 [Pt(NH3)4]Cl2是溶解在50毫升的去离子的水。然后, 30毫升的水解决方案包含0.16g的普朗尼克F127 和0.28g的HMT是添加下慢激动人心的。后激动人心的为20分钟,的混合解决方案是转移成一个 2.3减少的4-NP 为一个典型的催化运行时,NaBH 4 水解决方案(12毫升, teflon-lined不锈钢钢高压灭菌器的120毫升能力,密封和治疗在85oC为24h。后来,的高压灭菌器是冷却下来来房间温度。的聚合物产品 0.25米)是混合与4-NP水解决方案(1.8毫升,3毫米)。 然后,50毫克的单片催化剂是添加下激动人心的在房间温度。0.70毫升的解决方案是定期 撤回,稀释为三个次和分析了通过的紫外可见 计划1.示意图插图为合成的Pt1/NMCW通过的dual-templating策略。 数字1形态描述的Pt2@NMPW:(a,b)扫描电镜图片,(一部)TEM图片和(外)HAADF-STEM和相应的EDX元素