近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾杰教授研究組在金屬-硫化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)的合成與生長機理研究方面取得新進(jìn)展。研究人員通過在一步合成法中引入不同的金屬前驅(qū)體，分別實現(xiàn)了Pt-Cu2S、CuPt和CuPt-Cu2S 等納米晶體的可控合成，并成功調(diào)控了它們在催化反應(yīng)中的活性和選擇性。該成果發(fā)表在11月13日出版的《納米快報》上 ，論文的第一作者是2014級博士生桑煒。
半導(dǎo)體與貴金屬形成的復(fù)合納米材料不僅兼具半導(dǎo)體和貴金屬材料各自的本征特性，而且還具有因兩者間的界面和交錯的能帶結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的單獨組分所不具備的特征和功能。曾杰教授課題組基于特色的可控制備手段，從晶體生長的基本理論出發(fā)，通過選擇具有不同還原電勢的Pt的前驅(qū)體以及含硫配體，調(diào)節(jié)Pt與Cu的相對還原順序，制備出具有不同形貌以及不同元素分布的金屬-硫化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶，為制備金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶提供了簡單快捷的方法。此外，研究人員還深入探究了Pt-Cu2S、CuPt和CuPt-Cu2S在肉桂醛加氫反應(yīng)中的催化性能。通過對CuPt和CuPt-Cu2S催化產(chǎn)物的對比，發(fā)現(xiàn)使用CuPt-Cu2S的反應(yīng)有更高的轉(zhuǎn)化率，這表明催化劑的界面效應(yīng)有助于提高催化劑的活性。而通過對比Pt-Cu2S和CuPt-Cu2S的催化產(chǎn)物，Pt-Cu2S只生成苯丙醇，CuPt-Cu2S可以生成更多的氫化肉桂醛，這一現(xiàn)象表明合金的協(xié)同效應(yīng)對提高催化劑的選擇性有著重要作用。
該研究通過調(diào)控催化劑的空間構(gòu)型和組分分布實現(xiàn)了對催化劑性能的調(diào)控，對設(shè)計和開發(fā)實用高效的納米催化劑具有指導(dǎo)意義。
上述研究得到了科技部青年“973”計劃、國家自然科學(xué)基金、國家青年千人計劃、中科院百人計劃、中國科大創(chuàng)新團(tuán)隊培育基金等項目的資助。
Pt-Cu2S、CuPt和CuPt-Cu2S在肉桂醛加氫反應(yīng)中的催化性能對比圖
