视频回放|《在新技术下探索单原子催化剂(SACs)的合成、表征和催化机理》

会议时间

2020年4月1日 14:00-16:00

会议地点

技术线上论坛

[报告概述]

单原子催化剂以其超越传统纳米催化剂，在活性、选择性和稳定性的优异表现，有望成为具有工业应用潜力的新型催化剂。而从分子层次认识单原子催化剂的催化机理也成为近科学研究的一个热点。在本次研讨会，我们围绕单原子催化剂，讨论和总结了利用台式原子层沉积方法制备单原子催化剂的新进展，采用台式X射线吸收精细结构谱（XAFS）技术对单原子进行表征，以及微秒级快速红外光谱技术在催化反应过程监测和机理探索方面的一些研究结果，希望能为后续的研究者提供一些借鉴。

报告一：基于ALD的“自下而上”单原子催化剂精确合成和结构调控

实现对催化剂活性位结构的原子级精准调控,是理解催化反应机理和理性设计先进催化剂的基础。原子层沉积(ALD)技术，是一种基于表面自限制反应的一种薄膜生长技术。作为传统湿化学制备催化剂方法的补充, ALD提供了一种随ALD沉积周期"自下而上"近原子级精准构筑催化剂结构的精细技术方法。本报告结合了加拿大西安大略大学和中国科学技术大学等世界知名实验室新研究成果，介绍其使用美国Arradiance公司生产的台式原子层沉积系统，如何精确控制不同材料以原子层的方式生长来形成具有不同形貌的单原子催化剂及相关催化应用。总之，ALD为单原子催化基础研究提供了理想的模型催化剂，使得探索颗粒尺寸、载体表面特性，金属或者合金纳米颗粒表面的包裹层对催化性能的影响成为了可能，是研究负载型单原子催化剂的合成以及构效关系的重要手段。

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报告二：单原子催化剂的表征：台式X射线吸收精细结构谱（XAFS）技术

X射线吸收精细结构谱（XAFS）技术作为一种对中心吸收原子的局域结构（尤其是在0.1 nm范围内）及其化学环境非常敏感的结构分析方法，但由于通常依赖于同步辐射X射线光源, 地限制了其在各领域的大范围应用。为了突破这一限制，美国easyXAFS公司研发出了台式X射线吸收精细结构谱仪（XAFS/XES），无需同步辐射光源，在常规实验室环境中实现X射线吸收精细结构测量和分析。本报告结合了美国、德国等研究组的新实验结果，详细阐述了台式X射线吸收精细结构谱仪在材料化学领域的一些应用案例，后展望了其在未来单原子催化领域日常实验室研究中的巨大潜力。

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报告三：微秒级快速红外光谱技术在反应过程监测中的应用

在化学反应中，通过研究中间体的结构、它们存在的时间以及其能够反应的方式，可以有效地设计、控制并优化反应过程。目前监控化学反应的表征手段，如紫外-可见光谱或荧光光谱可以在单波长或使用阵列探测器研究快速反应，但是却很难确定结构信息；而常规红外光谱在结构信息上更为敏感，但其信噪比较低，且对于先进的商业停流设备来说测量速度仍然不够快。为了解决这一难题，瑞士IRsweep公司基于激光双光梳原理，推出了微秒级时间分辨的快速红外表征手段。在本报告中，我们将根据来自瑞士和美国高校、以及产业公司的实验结果，分别在固、液、气三相不同领域，介绍微秒级时间分辨快速红外在反应监控上的新应用和在多相催化领域的潜在应用前景。

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