戴洪兴：Rh-Ni合金催化剂的晶格出溶制备

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负载型纳米颗粒作为催化剂，其物理化学特性包括形貌、尺寸大小、晶体结构和价态很大程度上决定了催化剂的催化活性和稳定性。控制金属粒子与载体之间的相互作用可以有效的调控负载型催化剂的催化性能，传统浸渍法制备出的负载型纳米催化剂通常导致纳米颗粒尺寸大或纳米粒子分布不均匀等问题，使控制纳米粒子与载体间的相互作用受到限制。因此在此基础上的科学研究一直是热点。最新研究发现元素析出法/出溶法（exsolution）可以通过在一定的处理条件下使金属粒子从载体晶格中析出并原位生长在载体表面，利用此方法获得的负载型催化剂具有均一高分散的纳米颗粒。

近日，悉尼大学高级研究员Dr. Hamid Arandiyan, 北京工业大学戴洪兴教授（Prof. Hongxing Dai）以及新南威尔士大学Prof. Rose Amal, Dr. Jason Scott, Yuan Wang 在ACS Appl. Mater. Interfaces合作发表题为 “In Situ Exsolution of Bimetallic Rh-Ni Nanoalloys: a Highly Efficient Catalyst for CO2 Methanaiton” 的研究论文，文章利用新颖的还原析出法，将提前制备好的三维有序大孔Rh/LaNi0.08Al0.92O3（LNAO）在高温氢气流下处理，使得LNAO钙钛矿晶体中少量的Ni从晶格中析出（exsolution），与表面存在的Rh纳米粒子形成合金结构。与传统方法制备的Ni负载催化剂不同，本研究所制备的催化剂，纳米粒子高度分散在有序孔结构的内、外表面，由此引发更强的金属-载体相互作用。该Rh-Ni催化剂对CO2甲烷化反应表现出优秀的催化性能，由于Ni的出溶（exsolution）和Rh-Ni纳米合金的形成，使得Rh-Ni/LAO（13.9 mol/(mol h)）的甲烷化转化效率比还原前Rh/LNAO（9.16 mol/(mol h)）催化剂增长了52%。结果表明，Rh-Ni/LAO的低温还原性能，表明富集吸附氧物种和催化剂的表明碱性位点大大提高了它对CO2的吸附、活化和甲烷化，而钙钛矿载体的有序多孔结构进一步促进了双金属颗粒的均匀分散。