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FEI TECNAI G2 F20透射电镜助力重大催化机制发现,我校科研团队《Science》发文揭示Pt/Ge-MFI催化剂自再生奥秘
发布时间:2025-12-04
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鲍晓军教授、朱海波教授等人发现多种Pt前驱体自发分散在Ge-MFI分子筛中,这与Ostwald熟化现象相反,产生了自再生的Pt/Ge-MFI丙烷脱氢催化剂。这些催化剂在还原反应和氧化再生条件下可逆地在铂团簇和铂单原子之间转换。这种环境适应性使它们在丙烷脱氢中可以完全自我再生超过110个反应-再生循环。当在800 ° C的空气中暴露10天时,催化剂表现出前所未有的抗烧结能力。这种自发的金属分散在Ge -分子筛中是制备各种Rh、Ru、Ir和Pd簇催化剂的有效和通用的方法。

Pt物种在Ge-MFI上自发分散制备Pt/Ge-MFI催化剂。Pt/SiO与Ge-MFI老化前后的 TEM图像和HAADF图像(图A至D)。(E) Pt从SiO向Ge-MFI迁移示意图。不同样品老化前后的TEM和HAADF图像(图F至U)。(V) Pt在Ge-MFI中自发分散的示意图。

透射电子显微镜(TEM)图像显示老化前SiO₂表面存在40-80 nm的铂颗粒(图A、B)。老化处理后,这些铂颗粒不再可见。研究者也通过对三种不同前驱体(含2-5 nm Pt的Pt/Ge-MFI、含约300 nm Pt颗粒的Ge-MFI、含约600 nm H₂PtCl₆颗粒的Ge-MFI)进行热氧化老化处理,发现所有初始大尺寸铂颗粒均消失(图1G-H, K-L, O-P;),并重新分散为位于Ge-MFI十元环孔道内的Pt簇(图I, M, Q)。该自发再分散现象同样出现在原位封装的Pt@Ge-MFI材料中,使老化后的大颗粒Pt(图R;)转变为Ge-MFI内的小尺寸Pt簇(图S-U)。

聚焦离子束扫描电镜助力鲍晓军团队在Nature上发表了题为“Pt migration-lockup in zeolite for stable propane dehydrogenation catalyst”(《分子筛中铂的迁移-锁定形成高稳定的丙烷脱氢催化剂》)的研究论文。

聚焦离子束扫描电镜制备丙烷脱氢催化剂球差TEM样品流程图

(该样品后续用于球差透射电镜测试)

聚焦离子束扫描电镜拍摄的丙烷脱氢催化剂SEM图

如图a–f所示,通过调控体系中氟离子的浓度,

可将S-1晶体的Lb值从0.10微米调控至4.00微米的不同晶粒尺寸Pt-Sn@S-1(x μm)催化剂的SEM图

丙烷脱氢反应96 h 后Pt-Sn@S-1(4.00μm)催化剂的SEM图

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