負(fù)載型金屬納米團(tuán)簇(NCs)已被證明是氨硼烷(AB)水解的重要催化材料。在沒有任何穩(wěn)定配體的情況下，利用傳統(tǒng)的浸漬和固定途徑，金屬納米碳在碳基體上的均勻錨定具有挑戰(zhàn)性。在這項研究中，我們報告了一種經(jīng)濟(jì)、簡單和高效的蒸汽預(yù)處理策略，即使用硝酸蒸汽來調(diào)整碳納米管(f-CNTs)的表面化學(xué)和紋理結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)明確的Ru NCs均勻沉積到f-CNTs上，從而通過AB水解產(chǎn)生氫氣。與原始的碳納米管類似物相比，f-CNTs豐富的N/O官能團(tuán)，增加的缺陷和比表面積，使高分散度的Ru NCs(直徑1.71 nm)形成，這大大促進(jìn)了AB在溫和條件下的催化水解產(chǎn)氫。具體來說，Ru@f-CNTs在最佳金屬負(fù)載為2 wt%的情況下，在298 K下，AB水解產(chǎn)生相當(dāng)大的產(chǎn)氫活性，周轉(zhuǎn)頻率為764 min
-1，優(yōu)于許多報道的Ru基催化劑。該策略為制備各種碳載金屬催化劑提供了一種有效的方法，具有很好的催化應(yīng)用前景。
圖1 (a) Ru@f-CNTs合成過程。(b, c) Ru@f-CNTs的TEM圖像和(e, f) Ru@p-CNTs。(d) Ru@f-CNTs的Ru的積分像素強(qiáng)度。(g-l) Ru@f-CNTs的元素映射。
圖2. (a)樣品的XRD圖案。(b) N
2吸附-解吸等溫線，(c)拉曼光譜，以及(d, e) p-CNTs和f-CNTs的水靜態(tài)接觸角。
圖3 Ru@f-CNTs的(a) c1s， (b) o1s， (C) Ru 3p和(d) n1 s的XPS譜。
圖4. (a) Ru@p-CNTs和Ru@f-CNTs， (c) Ru@p-CNTs以不同負(fù)載催化的氫生成。(b, d)對應(yīng)的TOF值。
圖5。由Ru@f-CNTs用不同的(a)底物和(c)催化劑濃度以及(e)反應(yīng)溫度催化的氫生成。ln k與(b) ln [AB]和(d) ln k與ln [Ru]的關(guān)系。(f)阿倫尼烏斯曲線和活化能。
圖6 (a、b) Ru@f-CNTs和Ru@p-CNTs催化劑的耐久性測試。(c)對應(yīng)的TOF值。(d)回收Ru@f-CNTs的TEM圖像。(e, f) Ru@f-CNTs使用H2O和D2O作為溶劑(KIE = 2.94)催化的氫生成和相應(yīng)的TOF值。
相關(guān)科研成果由四川師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院Guangyin Fan等人于2022年發(fā)表在Applied Surface Science (https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.152158)上。原文：Steam pretreatment-mediated catalytic activity modulation for ammonia borane hydrolysis over ruthenium nanoclusters on nitrogen/oxygen-rich carbon nanotubes。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
