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新能源研究院杨克助理研究员指导硕士研究生闫宇在《Nanoscale》上发表论文

发布日期:2018-08-19 

金属有机骨架(MOFs)材料作为一种新兴的多孔材料,具有比表面积大,孔道尺寸可调节等优势。近年来,以MOFs及其复合材料为前驱体,衍生金属纳米颗粒作为高性能催化剂正被受科研人员的关注和研究。4-硝基苯酚(4-NP)是一种常见的水污染和致癌物,可通过加氢催化反应将其转变为4-氨基苯酚(医药合成的中间体),从而实现变废为宝。能催化该反应的常见催化剂有AgAu等贵金属和CuCo等过渡金属,但由于传统金属纳米颗粒存在易团聚,比表面积小,化学性质不稳定等缺点,往往会导致最后的反应活性较低,可循环利用性差等问题。因此,寻找一种价格低廉,稳定性好,催化活性好的高性能催化剂迫在眉睫。

对于加氢催化还原4-NP反应而言,理想的催化剂应具备材料性质稳定,可多次利用,催化活性高、合成方法简单等特性。基于此,杨克助理研究员指导研究生首先通过水热合成法得到Cu-MOF和氧化还原石墨烯的复合结构,之后通过高温热解法得到粒径均一的以Cu/Cu2O为核,外层包裹介孔碳的纳米壳核结构(Cu/Cu2O@C)并均匀分散在氧化还原石墨烯片层上。该材料中的氧化还原石墨烯片层起到了防止纳米颗粒团聚的作用,另外氧化还原石墨烯和反应物间产生的π-π堆叠作用和其优异的电子传导性,能有效的提高催化剂周围反应物的浓度和催化速率。同时壳核结构的外层碳壳可以减缓催化剂核心Cu/Cu2O的氧化,保证催化剂的稳定性。通过实验证明,该材料对4-NP展现出很高的催化活性并可多次循环使用,除此之外,该材料对罗丹明B,甲基橙和亚甲基蓝常见有机染料也展现出极高的降解活性。

 

该工作通过高温煅烧MOFs石墨烯复合结构得到了在氧化还原石墨烯片层上分散性较好的Cu/Cu2O@C壳核纳米颗粒,为未来新型高性能催化剂提供了新的思路。相关论文在线发表在SCI期刊《Nanoscale》(影响因子:7.233,JCR一区,TOP)上(http://dx.doi.org/10.1039/C8NR04475A),我院杨克助理研究员为第一作者及通讯作者,其指导在读硕士研究生闫宇为共同第一作者,同时我院李振兴副研究员为共同通讯作者。Nanoscale是英国皇家化学会旗下的工程技术领域的著名期刊。