阳离子空位负载铜

耐氧化抗烧结

一种稳定裸露的铜纳米颗粒，通过反向电子转移和阴离子氧保护层克服传统铜催化剂的表面钝化和团聚问题，在环境空气中不易氧化、高温下抗烧结，并在CO氧化中遵循Eley-Rideal机制。

Wang, Xiyang · 李祯 · 李新波 · Gao, Chuan · Pu, Yinghui · Zhong, Xia · Qian, Jingyu · 曾敏丽 · Chu, Xuefeng · Chen, Zuolong · Redshaw, Carl · Zhou, Hua · Sun, Chengjun · Regier, Tom Z. · King, Graham · Dynes, James J. · 张炳森 · 朱艳秋 · Li, Guangshe · 彭悦 · 王南南 · Wu, Yimin A.

Advanced Materials 2024

技术优势

空气稳定

表面带负电的阴离子氧保护层阻止了铜纳米颗粒在环境空气中的氧化。

耐高温烧结

由于金属-载体强相互作用，纳米颗粒在高温下保持分散，不发生团聚。

抗CO中毒

阴离子氧层通过库仑排斥抑制了CO的强吸附，避免了催化剂中毒。

改变反应路径

在CO氧化中遵循Eley-Rideal机制，允许气态CO直接与表面氧反应，生成易脱附的单齿碳酸盐，避免碳酸盐积累。

应用场景

• CO氧化催化剂：在含CO气氛中保持活性，避免中毒失活，适用于汽车尾气处理和质子交换膜燃料电池的CO净化。
• 电催化应用：稳定的裸露铜表面和耐氧化特性可用于CO2电还原等电催化反应，提高催化剂寿命。
• 单原子催化：阳离子空位和强金属-载体相互作用为设计稳定的单原子或纳米颗粒催化剂提供了载体策略。
• 气体传感：对CO的弱吸附和快速反应动力学有利于开发高选择性的CO气体传感器。