1. 文章信息

標(biāo)題：Stable Cu Catalysts Supported by Two-dimensional SiO2 with Strong Metal–Support Interaction

利用二維的二氧化硅納米片構(gòu)建強(qiáng)金屬-載體相互作用穩(wěn)定銅顆粒

頁(yè)碼：2104972，DOI：10.1002/advs.202104972

2. 文章鏈接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202104972

3. 期刊信息

期刊名：Advanced Science

ISSN：2198-3844

2020年影響因子：16.806

分區(qū)信息：中科院1區(qū)Top；JCR分區(qū)（Q1）

涉及研究方向：材料科學(xué)

4. 作者信息：第 一作者是浙江大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生王勝華和清華大學(xué)化工系博士后馮凱。通訊作者為浙江大學(xué)硅材料國(guó)家重 點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫威研究員以及清華大學(xué)化工系顏彬航副教授。

5. 文中所述設(shè)備由北京中教金源科技有限公司提供：CEL-GPPCM,

文章簡(jiǎn)介： 

很多銅基催化劑的高溫穩(wěn)定性不高，限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。由于載體的高豐度、低成本和成熟的制備工藝，Cu/SiO2基催化劑是眾多銅基催化劑中最受矚目的一種。之前已報(bào)道的穩(wěn)定性優(yōu)良的Cu/SiO2基催化劑的制備方法涉及腐蝕性氨氣的蒸發(fā)、pH的精細(xì)調(diào)控以及表面活性劑的使用，且這些催化劑的使用溫度大多低于350℃，它們?cè)诟邷囟认碌姆€(wěn)定性依然是個(gè)未知數(shù)。因而開發(fā)低成本、易加工的具有高溫穩(wěn)定性的Cu/SiO2催化劑依然是個(gè)難點(diǎn)。

浙江大學(xué)材料學(xué)院硅材料國(guó)家重 點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫威和合作者針對(duì)這一問題利用二維硅構(gòu)建了一種耐高溫的Cu/2DSiO2催化劑：通過CuCl2乙醇溶液對(duì)CaSi2進(jìn)行剝離，原位生成了硅納米片包夾銅顆粒的結(jié)構(gòu)。通過對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行煅燒，更是能在銅顆粒表面形成一層氧化膜，大大提高了其熱穩(wěn)定性。該Cu/2DSiO2催化劑在500℃的逆水煤氣變換（RWGS）反應(yīng)中連續(xù)工作54小時(shí)活性都沒有下降。調(diào)整空速和反應(yīng)氣氛可以進(jìn)一步提高活性，達(dá)到近40%的轉(zhuǎn)化率或每小時(shí)幾個(gè)摩爾每克銅的活性。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Advanced Science上。

由CuCl2與CaSi2反應(yīng)得到的Cu/2DSiO2催化劑可以形成包夾結(jié)構(gòu)以及單質(zhì)Cu和單質(zhì)Si的界面，使得它們?cè)诤罄m(xù)的高溫氧化過程中更容易發(fā)生締合，形成強(qiáng)金屬-載體相互作用，從而大大提高了它們的高溫穩(wěn)定性。而在二維硅上浸漬Cu前驅(qū)體得到的Cuim/2DSiO2基催化劑由于一部分銅不能處于硅納米片層間，從而就失去了包夾結(jié)構(gòu)的限域作用，這部分銅在高溫下發(fā)生了團(tuán)聚，催化劑的穩(wěn)定性下降。而在普通SiO2上浸漬Cu前驅(qū)體得到的Cuim/SiO2基催化劑由于完全失去了包夾結(jié)構(gòu)，所有的銅均處于載體的外表面，從而在高溫下發(fā)生了很嚴(yán)重的團(tuán)聚，活性下降迅速。相信這個(gè)工作也可以為其它高溫穩(wěn)定的金屬/2DSiO2基催化劑的設(shè)計(jì)提供一些參考。

文章DOI : 10.1002/advs.202104972，原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202104972  

PS:  非原創(chuàng)

設(shè)備介紹：
CEL-GPPCM微型光熱催化微反系統(tǒng)適用于光熱協(xié)同催化、光催化催化劑的評(píng)價(jià)及篩選，可做光催化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)歷程等方面的研究。主要應(yīng)用到高溫光熱催化反應(yīng)，光熱協(xié)同催化，具體可用于半導(dǎo)體材料的合成燒結(jié)、催化劑材料的制備、催化劑材料的活性評(píng)價(jià)、光解水制氫、光解水制氧、二氧化碳還原、氣相光催化、甲醛氣體的光催化降解、VOCs、NOx、SOx、固氮等領(lǐng)域。

400mm（寬）*700mm（高）*700mm（深）

  系統(tǒng)采用石英反應(yīng)器，可滿足透光的要求，能進(jìn)行高溫的實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)采用加熱爐給反應(yīng)器加熱，可保證反應(yīng)過程中溫度的穩(wěn)定。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)為三條氣路進(jìn)料，配有1路氣體吹掃，同時(shí)預(yù)留1路液路接口（可定量加入所需液體原料）。系統(tǒng)包括：進(jìn)料穩(wěn)流系統(tǒng)、反應(yīng)恒溫系統(tǒng)，產(chǎn)物收集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)柜體采用鋁型材制作，采用配套的螺栓、螺母固定件，美觀大方，維修拆卸方便。與管線連接處采用雙卡套接頭，更換反應(yīng)器即可做高壓實(shí)驗(yàn)和常規(guī)熱催化反應(yīng)。

技術(shù)參數(shù)：

1、進(jìn)料系統(tǒng)：3路反應(yīng)進(jìn)氣（可擴(kuò)展至4路），默認(rèn)流量100mL/min；氣體流量控制精度：±1%；配有1路吹掃氣；配有1路液路接口。統(tǒng)裝有配氣出口，可單獨(dú)做為配氣系統(tǒng)使用。

2.反應(yīng)器 ：操作壓力：微正壓（主要用于克服系統(tǒng)的壓力降）；設(shè)計(jì)溫度：≤800℃，配程序控溫，開式加熱爐；設(shè)計(jì)壓力：常壓, <0.6Mpa，反應(yīng)區(qū)可恒定壓力；催化劑裝填量：0.1mg---10mg；材質(zhì)：石英玻璃。

3.參數(shù)指標(biāo)：壓力顯示精度：±0.01MPa；溫度顯示精度：±0.1℃；溫度控制精度：±1℃；流量控制精度：±1%F.S

4.控制系統(tǒng)：系統(tǒng)采用控制模塊加觸屏計(jì)算機(jī)（含）聯(lián)合控制，在觸屏計(jì)算機(jī)上可實(shí)現(xiàn)100%儀表功能操作如實(shí)時(shí)讀取測(cè)量值、給定值、設(shè)置參數(shù)、自動(dòng)/手動(dòng)切換、啟動(dòng)運(yùn)行/停止程序，并具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和導(dǎo)出功能。

5.過程監(jiān)視控制：實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)器的溫度、氣體流量的控制和顯示。實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)過程中壓力和反應(yīng)器床層溫度的監(jiān)視。

6.實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力的越限報(bào)警及連鎖安全保護(hù)。溫度為兩級(jí)報(bào)警，溫度高于第 一設(shè)定值時(shí)聲光報(bào)警，高于第二設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停止加熱；壓力高于第 一設(shè)定值時(shí)聲光報(bào)警，高于第二設(shè)定值時(shí)停止進(jìn)料。

7.現(xiàn)場(chǎng)顯示：反應(yīng)器進(jìn)口設(shè)有1塊精細(xì)壓力表，用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前反應(yīng)器的反應(yīng)壓力，同時(shí)匹配數(shù)顯壓力傳感器控制屏顯示。

8.控制界面：控制界面有帶控制點(diǎn)的控制流程圖、參數(shù)設(shè)置表、程序升溫設(shè)置、報(bào)警窗口、歷史數(shù)據(jù)以及各控制點(diǎn)的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，歷史曲線保留時(shí)間永 久。