载体金属作为催化剂在经济上具有重要意义的工业如汽车、化学、天然气、石油和环境中,得到了广泛的应用。载体金属的烧结被定义为金属纳米晶(NCs)在热或化学驱动力作用下的生长,同时伴随着金属表面积的损失。在一些相对低温的反应中,如钴催化剂的费托合成(FTS),烧结是催化剂失活的重要原因。有鉴于此,杨百翰大学Calvin H. Bartholomew等人综述了纳米级表面化学、表面科学、DFT、吸附量热法、原位XRD和TEM等方面的最新进展,为催化剂烧结提供了新的见解。
本文要点:
1)研究人员提供了定性和定量估计烧结的程度和速率作为NCs的大小、温度和气氛的函数。除了总结以前研究中的重要,有用的数据之外,还通过添加(i)改进的模型或新模型,(ii)原始表格和数据中总结的新数据以及(iii)新的基础知识来推动该领域的发展。
2)研究人员还证明了两个被广泛接受的烧结机制是如何在很大程度上相互依存,具有一定的重叠性和高度依赖于NC尺寸的,即通常情况下,小的NC烧结是通过奥斯特瓦尔德熟化快速烧结的,而较大的NC则是由于晶粒迁移和聚结而缓慢烧结的。
3)此外,还演示了在这篇综述中讨论的知识、原理和最近的进展如何应用于耐烧结金属纳米碳管的设计,并提出了改进烧结试验设计和新研究的建议。
Mahmood Rahmati, et al. Chemical and Thermal Sintering of Supported Metals with Emphasis on Cobalt Catalysts During Fischer–Tropsch Synthesis. Chem. Rev. 2020.
DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00417.
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00417

