合成了杂原子掺杂碳材料，并将其作为钯纳米颗粒(NPs)的催化剂载体。许多Pd-C催化剂可以通过单掺杂、双掺杂和多掺杂的杂原子到碳载体中产生。因此，寻求一种通用的描述符，无论掺杂类型如何，都将指导高效催化剂的设计。碳载体对钯电子态的影响在催化过程中起着至关重要的作用，利用x射线光子光谱的结合能(BE)可以准确而方便地描述其电子态。在这项工作中，通过热裂解含杂原子前体合成了掺杂度可调的单(双)掺杂碳纳米管(CNTs)，并伴有氟化碳纳米管的脱氟。密度泛函理论结果表明，掺杂碳纳米管的电荷分布由掺杂构型决定。负载Pd NPs后，载体的电荷被重新分布。同时，Pd⁰ 3d5/2的BEs也因金属-碳电子相互作用(EMCI)而发生相应的变化。最终，不同电子态的Pd NPs表现出对苯酚加氢周转频率的差异。因此，Pd NPs的电子状态可以作为评价其催化性能和开发高效催化剂的指标。
 
 
图1合成掺杂碳纳米管的流程图和本工作中使用的两种加热模型。(b)杂原子掺杂和Pd NPs在掺杂CNTs上的负载示意图。
 
  
图2 (a) FCNTs在N₂流动下的热重(TG)和微分TG (DTG)曲线。(b)以噻吩为S源，注入速率为1.5 mL h^-1的NH模式下，沉积3小时的热解温度和800℃下噻吩沉积时间对S掺杂剂含量的影响。(c)加热方式对S掺杂剂含量12的影响，800℃，以噻吩为s源沉积2小时，注入速率为1.5 mL h^-1。(d)样品的拉曼光谱。(e) 采用FH模式，以S粉为掺杂源，研究了温度对S含量的影响(f) 通过FH模式改变前驱体中噻吩和吡啶的混合比例，在3ml h^-1注入速率下，可调节800℃下S和N的掺杂量。
 
  
图3 (a) S@CNTs的TEM图，(b) C和S的STEM-EDS线扫描，(C) S@CNT的HRTEM图，(d)-(h) EDS元素映射S@CNTs。
 
   
图4. Pd/p-CNTs， (b) Pd/S@CNTs， (c) Pd/N@CNTs， (d) Pd/P@CNTs， (e) Pd/N&S@CNTs， (f) Pd/N&P@CNTs， (g) Pd纳米颗粒在不同载体上的Pd XPS 能谱。
 
  
图5 优化的杂原子掺杂石墨烯和Pd₄团簇的结构和巴德尔电荷的示意图。
 
   
图6 (a)苯酚转化率和环己酮选择性对反应时间的影响。(b) Pd催化剂上苯酚加氢过程中TOF对Pd结合能的影响。(c)苯酚转化率和环己酮选择性与循环次数有关。
 
        华南理工大学Guangxing Yang, Hao Yu，和南京工业大学Qiang Wang等人于2021年发表在Chemical Engineering Journal（ https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131758）上。原文：Modifying carbon nanotubes supported palladium nanoparticles via regulating the electronic metal-carbon interaction for phenol hydrogenation。

转自《石墨烯杂志》公众号