过渡金属纳米催化剂如何优化尺寸以高效净化室内HCHO?

发布网友发布时间：2024-09-30 05:25

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热心网友时间：2024-11-18 06:12

探索过渡金属纳米催化剂的新策略：室内HCHO净化的突破

在寻求高效、经济的室内甲醛（HCHO）净化手段时，贵金属纳米催化剂的局限性成为一道难题。然而，一项由中国科学院地球环境研究所黄宇教授领军的研究团队，为这一挑战带来了全新的视角。

以前的研究中，Co纳米颗粒在掺氮碳的封装下，在室温下展现出惊人的85% HCHO去除效率。然而，催化剂的尺寸效应、Co核心与碳层的交互作用以及NO₂的吸附与活化机制仍笼罩在迷雾中。

研究人员深入挖掘，通过精心设计的N掺杂碳包裹金属Co（Co@NC-x）纳米催化剂系列，聚焦于探究Co粒径对HCHO氧化的关键影响。在其中，Co@NC-0.25脱颖而出，它的微小尺寸和高分散性使其HCHO去除效率突破90%，展现出比催化活性的巅峰。

这一突破的背后，是电子的有效转移，从Co核向碳表面的加速，使得氧活化能力显著增强。通过密度泛函理论的计算，金属Co与碳层之间产生了显著的电荷转移，同时，OO键的长度也有所拉长，揭示了富含电子的碳表面在NO₂活化和HCHO转化中的关键作用。

Co纳米颗粒的优化尺寸与独特的金属@NC结构，如同催化剂的双刃剑，既最大化了活性物质的利用，又推动了氧的高效活化，为室内HCHO的净化开辟了新的可能。

这一研究成果不仅揭示了过渡金属纳米催化剂的新潜力，也为解决HCHO室内净化难题提供了关键的科学依据。未来，我们有理由期待更环保、经济的室内空气净化方案的诞生。