Angew.: 沸石包裹的Pd-Mn纳米催化剂用于CO2加氢和甲酸脱氢

雨辰

2020-08-13

以二氧化碳为中介的氢储能循环是实现氢经济的一种有前途的方式，但探索高效的催化剂来实现这一过程仍然具有挑战性。

有鉴于此，新加坡国立大学颜宁教授等人，在直接水热条件下，采用配体保护方法将亚纳米Pd‐Mn团簇包裹在硅质‐1(S‐1)沸石中，设计制备了一种沸石包裹Pd-Mn金属纳米催化剂。

本文要点

1）通过在原位水热条件下使用配体保护的方法，将亚纳米级双金属Pd-Mn团簇封装在S-1沸石中。所获得的沸石包裹金属纳米催化剂在二氧化碳加氢成甲酸和甲酸(FA)脱氢成二氧化碳和氢的过程中都表现出非凡的催化活性和耐久性。

2）由于形成了超小金属团簇和双金属成分的协同作用，PdMn0.6@S-1催化剂在353 K时的甲酸生成速率为2151 molformd molPd^-1 h^-1，初始转换频率为6860 molH₂ molPd^-1 h^-1，可在333 K下无添加剂的情况下进行无CO的FA分解，这两个值都代表了在类似条件下最先进的非均相催化剂中的最高水平。

3）DFT计算表明，Pd与Mn合金化有助于形成更致密的结构，并且钝化了Pd活性位点，从而防止了FA分解过程中与中间体的过强结合。

总之，该工作表明，沸石包裹的金属催化剂有望在未来实现具有快速充电和释放动力学特性的二氧化碳介导的氢能循环。

参考文献：

Qiming Sun et al. Zeolite‐Encaged Pd‐Mn Nanocatalysts for CO₂ Hydrogenation and Formic Acid Dehydrogenation. Angew., 2020.

DOI: 10.1002/anie.202008962

https://doi.org/10.1002/anie.202008962