石墨烯限域催化研究取得新进展

近日,我室在石墨烯限域催化及表面催化原位表征研究取得新进展。利用实验室自行研制的光发射电子显微镜/低能电子显微镜(PEEM/LEEM),并借助于美国Berkeley国家实验室和Texas A&M University的相关科学装置,姚运喜、傅强和包信和等研究人员在前期对石墨烯与金属之间的弱相互作用充分认识的基础上(Angew Chem Int Ed 2012, 51, 4856),创新性地提出利用石墨烯与金属表面之间形成的两维空间作为纳米反应器并进行了石墨烯限域下的表面催化反应研究。结果表明,CO、O2等分子在近常压条件下能够迅速插层到石墨烯与金属界面,这种由石墨烯层和金属表面形成的限域空间中独特的电子环境降低了CO氧化反应的活化能,使催化反应速率明显加快。相关结果近日发表在《美国国家科学院院刊》上(PNAS 2014, 111 (48) p17023-17028, http://www.pnas.org/content/111/48/17023)。

多相催化中对金属表面催化活性的调控通常在金属表面引入表层合金或者在表面下引入次表层元素来实现,该成果中提出在金属表面上覆盖一层石墨烯结构并利用石墨烯的限域效应来影响表面催化反应,这为金属表面催化活性调控提供了一条新途径。

相关研究得到国家自然科学基金委、科技部、中国科学院、财政部的长期支持。

 

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