分子筛包埋金属纳米颗粒制备方法探讨

厉晨豪， 夏长久， 刘聿嘉， 黄开盟， 朱 斌， 彭欣欣， 林 民， 舒兴田

(中国石化 石油化工科学研究院 石油化工催化材料与反应工程国家重点实验室，北京 100083)

纳米催化是近三十年以来化学与化工领域的热点研究方向，该方向的研究使人们在分子乃至原子尺度上认识和开发新催化材料与新反应过程[1]，并在石油化工、精细化学品合成、环境保护和资源高效利用等领域发挥了重要作用。与传统体相金属或金属氧化物催化剂相比，纳米金属颗粒(特别是粒径小于5 nm)具有高比表面积、电子非离域[2]、形貌与界面结构可调变和易于循环使用等显著优点。因此，精细调控纳米催化剂的尺寸效应和几何效应[3]，提供更多“定向”催化活性中心，有利于提高其催化活性和产物选择性[4]。然而，在高温或者水热环境中，具有较高表面能和表面张力的金属颗粒，容易通过Ostwald熟化[5]或迁移-团聚过程而发生烧结[6]，从而造成颗粒尺寸增大和催化活性下降。例如，Zhu等[7]用碳纳米管负载的Pd纳米颗粒用于Heck反应时发现：160 ℃时的反应活性明显比140 ℃ 时低，且160 ℃时Pd的浸出量显著增加；得出较高温度下Ostwald熟化导致金属浸出，且浸出金属在反应液中聚集成低活性的大颗粒是活性下降的原因。理论上，提高金属粒子的抗烧结性能主要有2种策略：(1)增强纳米颗粒与载体间的相互作用，金属纳米颗粒易与一些还原性氧化物载体(比如TiO2、CeO2等)，在一定条件下活化形成强金属-载体相互作用(SMSI)[8-10]，此时金属与载体间存在明显的电子偏移，且载体可能通过包裹、修饰或迁移而掩盖了金属颗粒表面[11]，对金属产生较强的稳定和束缚作用，显著增强金属的抗烧结性能。……