中國粉體網(wǎng)12月18日訊  由于石墨烯獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)及其與其它材料的協(xié)同效應(yīng)，以石墨烯為基礎(chǔ)的復(fù)合催化劑在電催化、光催化領(lǐng)域引起科研工作者的廣泛關(guān)注，并取得一系列重要進(jìn)展。相比之下，石墨烯基催化劑在熱催化領(lǐng)域的發(fā)展仍較為緩慢。這主要?dú)w因于石墨烯基催化劑在熱催化中的固有缺點(diǎn)：首先，石墨烯納米片之間的強(qiáng)π–π相互作用力使催化劑團(tuán)聚嚴(yán)重從而遮蔽了大量活性位點(diǎn)；其次，石墨烯與其表面負(fù)載的納米催化劑之間作用力較弱，使得負(fù)載的納米催化劑顆粒容易發(fā)生遷移、團(tuán)聚長大從而降低甚至失去催化活性。因此，發(fā)展新的策略來解決以上問題是石墨烯基催化劑在熱催化領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的前提。

　　近期，中科院理化技術(shù)研究所超分子光化學(xué)研究團(tuán)隊(duì)張鐵銳研究員和美國加州大學(xué)河濱分校殷亞東教授合作發(fā)展了一種“介孔二氧化硅封裝保護(hù)”策略成功解決了上述問題。在題為Graphene-supported ultrafine metal nanoparticles encapsulated by mesoporous silica: robust catalysts for oxidation and reduction reactions的文章中，研究人員將石墨烯/鉑納米顆粒復(fù)合催化劑封裝在介孔二氧化硅納米片中。這種三明治結(jié)構(gòu)不僅能夠利用介孔二氧化硅的限域空間有效抑制金屬納米顆粒在石墨烯表面的團(tuán)聚和長大，使催化劑在高達(dá)700oC的高溫條件下仍然能夠保持穩(wěn)定，還可以減少石墨烯納米片之間的π–π相互作用，使該復(fù)合催化劑在溶液中具有優(yōu)異的分散性能。這種介孔二氧化硅保護(hù)的催化劑不僅在硝基苯加氫反應(yīng)中顯示出較高的催化活性和可多次循環(huán)使用性能，而且在諸如一氧化碳氧化和水汽反應(yīng)等高溫催化反應(yīng)中也都顯示出極佳的穩(wěn)定性。此外，即使該催化劑被有機(jī)毒化分子毒化，也可以通過簡單的熱處理完全恢復(fù)活性。該方法還具有很好的通用性，鉑納米顆�？梢蕴鎿Q成諸如鈀、釕等其它金屬納米催化劑。

　　相關(guān)研究結(jié)果以“熱點(diǎn)文章（hotpaper）”形式發(fā)表在國際化學(xué)領(lǐng)域期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition），并被選為當(dāng)期“內(nèi)封面（inside cover）”向讀者重點(diǎn)推薦。隨后國際著名科學(xué)媒體Materials Views以A robust graphene-supported catalyst為題對該研究進(jìn)行了亮點(diǎn)點(diǎn)評（highlight）。該報(bào)道認(rèn)為，這種石墨烯模板和“介孔二氧化硅封裝保護(hù)”策略的組合提供了一個(gè)健壯的開發(fā)高穩(wěn)定工業(yè)相關(guān)催化劑的平臺。

　　相關(guān)研究工作得到了科技部國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃，國家自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目、重大研究計(jì)劃培育項(xiàng)目、面上項(xiàng)目，中組部青年拔尖人才支持計(jì)劃，中國科學(xué)院知識創(chuàng)新項(xiàng)目及太陽能行動計(jì)劃的大力支持。