通过原子探头断层扫描阐明支催化剂中的单个双金属纳米粒子的结构和组成
Florian Zand1, Suzanne J T Hangx2, Christopher J Spiers2
1Inorganic Chemistry and Catalysis Group, Institute for Sustainable and Circular Chemistry and Debye Institute for Nanomaterials Science, Utrecht University, 3584 CG Utrecht, The Netherlands.
Journal of the American Chemical Society
|July 25, 2023
概括
原子探针断层扫描 (APT) 现在可以分析多孔催化剂. 一种新的树脂浸方法使得工业催化剂中纳米粒子结构和组成的详细3D成像成为可能.
科学领域:
- 材料科学
- 催化剂
- 纳米技术
背景情况:
- 控制纳米粒子结构和组成是改进支持金属催化剂的关键.
- 原子探头断层扫描 (APT) 提供高分辨率的3D化学成像,但由于样品脆弱性,尚未应用于中孔氧化物支持的催化剂.
- 现有的挑战限制了工业催化材料中纳米粒子特性的详细分析.
研究的目的:
- 适应原子探头断层扫描 (APT) 用于分析介质氧化物支持的金属催化剂.
- 在多孔材料的APT分析中开发一种克服样本断裂问题的方法.
- 描述二氧化碳化 Pd-Ni 催化剂中的纳米粒子的大小,组成和分布.
主要方法:
- 开发了一种高压树脂浸策略,以稳定半孔催化剂样本.
- 应用原子探头断层扫描 (APT) 来分析浸后的基于Pd-Ni的催化剂材料.
- 在3 × 10^5nm^3重建体积内定量评估纳米粒子特性.
主要成果:
- 成功地将APT应用于高度多孔的支持Pd-Ni催化剂材料.
- 确定了400多个Pd-Ni集群,大小为2.6±1.6nm,组成不同 (0-16原子%Pd).
- 主要在纳米颗粒之间观察金属分离,为分离机制提供了洞察力.
结论:
- 通过新的浸策略,APT可以在亚纳米尺度上对工业催化剂的纳米颗粒大小,成分和分布进行定量评估.
- 该方法可以研究支持的催化剂中的金属分离机制.
- 这种方法扩大了APT对包括固体催化剂在内的多孔功能纳米材料的适用性.
