基于二氧化鈰的非貴金屬混合氧化物納米催化劑的合成與應(yīng)用獲新進(jìn)展

　　二氧化鈰（CeO₂）是催化系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛的一種組分，其中貴金屬負(fù)載的CeO₂基催化劑研究非常廣泛，然而，這類催化材料存在起燃溫度高、催化劑中毒、活性下降、重金屬污染等缺點，因此，大量的研究工作致力于開發(fā)新的先進(jìn)材料以期獲得更好的性能。非貴金屬CeO₂基混合氧化物作為潛在的替代材料，能夠有效地提高氧氣儲存/釋放能力克服在高溫下失去穩(wěn)定性和活性的限制。然而，摻雜的組分、濃度、納米結(jié)構(gòu)的形貌和尺寸均對催化性能有較大的影響，近年來科研工作者們一直致力于這些方面的研究。 

　　中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所宋術(shù)巖研究員和張洪杰院士團(tuán)隊系統(tǒng)總結(jié)了非貴金屬CeO₂基混合氧化物納米催化劑的研究現(xiàn)狀。與單組分催化劑材料相比，混合氧化物中的界面可以在很大程度上優(yōu)化非均相催化反應(yīng)的關(guān)鍵步驟，如底物分子的吸附速率、中間狀態(tài)以及產(chǎn)物的解吸速率。隨著合成技術(shù)的發(fā)展，一些具有特殊的納米結(jié)構(gòu)如多孔、空心、核殼和蛋黃殼等類型的非貴金屬CeO₂基混合氧化物材料已經(jīng)成功地制備出來。這些具有不同尺寸、形態(tài)和粒子間相互作用的有趣結(jié)構(gòu)具有一定的獨特的性質(zhì)，有助于提高催化性能，通過對組分的優(yōu)化，顯著提高了催化效果，但對于結(jié)構(gòu)效應(yīng)作用于催化應(yīng)用的研究則非常少。 

　　該綜述系統(tǒng)總結(jié)了非貴金屬CeO₂基混合氧化物納米催化劑合成和催化應(yīng)用方面最新的進(jìn)展，關(guān)注與提高催化性能的合成策略、組分和結(jié)構(gòu)效應(yīng)，介紹了幾種典型的合成方法，包括共沉淀法、晶種生長法、硬模板法、軟模板法、自模板法、自氧化還原法和靜電紡絲法，總結(jié)了這些方法的優(yōu)缺點及所適用的體系。催化應(yīng)用方面主要涉及了一氧化碳氧化、氮氧化合物還原、蒸汽重整、干法重整、水汽遷移、優(yōu)先一氧化碳氧化、光催化、電化學(xué)催化和仿酶催化等，對這些方面的最近進(jìn)展、催化劑性能評估進(jìn)行了闡述。文章的最后討論了非貴金屬CeO₂基混合氧化物納米催化劑領(lǐng)域當(dāng)前存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)，并展望了該領(lǐng)域的發(fā)展前景。該工作發(fā)表在Chem（Chem 2019, doi.org/10.1016/j.chempr.2019.04.009）上，得到了國家自然科學(xué)基金委和吉林省科學(xué)技術(shù)廳項目的支持。

（稀土資源利用國家重點實驗室）

　　基于CeO₂的非貴金屬混合氧化物納米催化劑的合成與應(yīng)用