Understödda bimetallkatalysatorer är en viktig klass av katalysatorer vid heterogen katalys. De kan appliceras inom olika områden, såsom elektrokatalys, biomassaomvandling, och väteproduktion.

Dock, traditionella impregnerings- och immobiliseringsmetoder för att syntetisera stödda bimetalliska nanopartiklar (BNP) är ofta okontrollerbara, vilket skapar BNP med olikformig partikelstorlek, låg legeringsgrad och inhomogen fördelning på stöden. Resultatet är dålig katalytisk prestanda och lågt metallutnyttjande.

För att förbättra prestandan och effektiviteten för de stödda BNP, Prof. WANG Guanghui och Prof. Jiang Heqing från Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS), i samarbete med Prof. Liu Jian från Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) vid CAS, föreslog nyligen en nanoreaktorstrategi för skalbar syntes av de stödda ultrafina BNP.

Denna strategi introducerar högkvalitativa frön (Pd-nanokluster) och Au-joner i den kvävedopade mesoporösa polymeren (NMP). NMP används som en nanoreaktor för sådd tillväxt av PdAu BNPs i fast tillstånd under termisk reduktion.

"Den syntetiserade Pd ₁ Au _1/4 BNP:er är mycket enhetliga i diameter med ett fel på 0,5 nm, och är homogent fördelade i NMP-stödet, " sa prof. Wang.

Den Pd ₁ Au _1/4 /NMP-prov visade förbättrad katalytisk prestanda vid dehydrering av myrsyra (FA) jämfört med de monometalliska analogerna Pd/NMP och Au/NMP.

"Den förbättrade aktiviteten kan tillskrivas den elektroniska interaktionen mellan Pd och Au i Pd ₁ Au _1/4 BNP. Dessutom, den elektroniska interaktionen kan justeras genom att ändra sammansättningen av PdAu BNPs under syntes, " sa prof. Jiang.

Dessutom, PdAu/NMP-produkten kan formas till en monolit med en pelletspress under milt tryck (1,0 bar) utan några bindemedel, på grund av dess korallliknande struktur. Monoliten innehåller rikligt med makroporer som kan vara till nytta för massöverföring i en flytande reaktion.

I synnerhet, monoliten av Pd ₁ Au _1/4 /NMP uppvisar fortfarande betydande aktivitet vid FA-dehydrering med ett TOF-värde på 3684 h-1 vid 333 K, och kan återvinnas fem gånger utan massaförlust och förändringar i aktivitet.

Många andra stödda Pd-baserade BNP (diametrar från 2-3 nm) har också syntetiserats med denna metod, inklusive PdRu, PdCo, PdNi, PdZn, PdAg och PdCu BNP.

Denna föreslagna nanoreaktorstrategi ger en effektiv väg för att syntetisera olika uppburna bimetalliska katalysatorer. Dessa katalysatorer är lovande för tillämpningar i gröna och hållbara katalytiska processer.

Denna studie publicerades i Material idag den 30 juli.