Mikrostrukturerna för [email protected]. Kredit:ZHU, et. al
Katalytisk oxidation i rumstemperatur är ett effektivt sätt att omvandla formaldehyd (HCHO) till ofarlig CO 2 genom att använda reactive oxygen species (ROS) på ytan av ädelmetall nanokatalysatorer.
Dock, den höga kostnaden för ädelmetaller hindrar den omfattande tillämpningen av HCHO-rening inomhus. Dessutom, den katalytiska omvandlingen av HCHO vid rumstemperatur jämfört med konventionella övergångsmetalloxider är begränsad av deras begränsade förmåga att generera ROS.
En studie ledd av prof. Huang Yu från Institute of Earth Environment vid den kinesiska vetenskapsakademin gav nya insikter om HCHO-rening inomhus med användning av nanokatalysatorer av övergångsmetall med liknande effektivitet som ädelmetaller.
Forskarna har tidigare rapporterat att Co nanopartiklarna är inkapslade i kvävedopat kol med 85 % av HCHO-avlägsningseffektiviteten vid rumstemperatur. Dock, storlekseffekten av Co-partikel på HCHO-oxidation, och interaktionen mellan Co-kärnan och kolskiktet, och dess marknadsföring till NO 2 adsorption och aktivering förblev oklara.
I den här studien, de förberedde en serie N-dopade kolinneslutna metalliska Co (Co@NC-x) nanokatalysatorer för att utforska effekten av Co-partikelstorleken på HCHO-oxidation.
De små och mycket dispergerade Co nanopartiklarna bildades i [email protected], som uppvisade HCHO-avlägsnande effektivitet högre än 90 % och hade den högsta specifika katalytiska aktiviteten, vilket antyder den avgörande betydelsen av storleken på Co-partikeln innesluten i kol för dess reaktivitet.
Den optimala Co-partikelstorleken gav den effektiva överföringen av elektroner från metallkärnan till den yttre kolytan, och därmed leder till den förbättrade syreaktiveringen. Beräkningar av densitetsfunktionella teorierna visade en tydlig laddningsöverföring från den metalliska Co-kärnan till kolskiktet.
Dessutom, längden av O-O-bindningen förlängdes. Dessa resultat avslöjade att den speciella Co@NC-strukturen kunde tillhandahålla en elektronrik kolyta, underlätta NO 2 aktivering och HCHO-omvandling.
Den optimerade storleken på Conanopartiklar och den speciella metal@NC-strukturen gav optimalt utnyttjande av aktiva arter och effektiv syreaktivering.
