上海交大ACS Catal：高熵氧化物热处理原位生成担载型抗烧结CuCoNi合金

纳米技术

2021-09-19

担载型过渡金属及其氧化物材料对于化学工业和科学研究领域具有非常重要的意义和应用，这是因为担载型过渡金属氧化物具有多种氧化还原循环过程、较高的化学吸附能力、价格低廉、储量较高等优点。在过去的一些年，担载型过度金属及其氧化物催化剂在异相催化剂的发展中非常显著，比如在水氧化、电化学CO₂还原、烯烃氢硅烷化、烯烃硼氢化等反应。但是此类担载型过渡金属催化剂面临着催化剂稳定性较低的缺点，在长时间工作过程中由于Ni、Cu、Co等金属的Tammann温度较低，导致容易发生烧结和团聚等问题，尤其是在较高工作温度或者还原性反应条件。因此克服稳定性问题是非常重要的课题。

有鉴于此，上海交通大学张鹏飞等报道合成了高熵氧化物Co₃MnNiCuZnO_x，通过加热偏析导致在其表面原位生成CuCoNi纳米合金，这种材料实现了抗烧结的优势，考察该催化剂的高温CO₂氢化反应稳定性。

本文要点：

（1）

首先通过机械化学氧化还原方法合成反尖晶石结构的高熵氧化物Co₃MnNiCuZnO_x，随后在600 ℃进行热处理实现制备。非常有趣的一点在于，在熵作用驱动条件中高熵合金相中CuCoNi合金发生溶解和偏析，因此合成了担载于基底表面的限域型金属合金。

（2）

作者通过合成的高熵材料测试了500 ℃中的CO₂氢化反应，在>100 h催化反应过程中表现比较好的稳定性。作者合成了对比二元CoMnO_x催化剂，在10 h内就发生催化剂失活，说明这种高熵化材料具有很好的稳定性，为发展更多抗烧结催化剂提供指导。

参考文献

Jiahua Zhao, Jiafeng Bao, Shize Yang, Qiang Niu, Rongyong Xie, Qiuyue Zhang, Mingshu Chen, Pengfei Zhang*, and Sheng Dai, Exsolution–Dissolution of Supported Metals on High-Entropy Co₃MnNiCuZnO_x: Toward Sintering-Resistant Catalysis, ACS Catal. 2021, 11, 12247–12257

DOI: 10.1021/acscatal.1c03228

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c03228