碳化硅是一種高性能的無機半導(dǎo)體材料,具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好、耐高溫和酸堿腐蝕的特點,已經(jīng)廣泛用于特種陶瓷、研磨材料以及微電子等領(lǐng)域。由于工業(yè)碳化硅比表面積很低(不到1 m2/g),難以有效分散催化活性組分,在工業(yè)催化領(lǐng)域的應(yīng)用還是空白。
我院郭向云教授長期從事高比表面積碳化硅綠色制備技術(shù)及催化應(yīng)用的研究,發(fā)明的碳熱還原干凝膠制備高比表面積碳化硅的方法,已經(jīng)完成了產(chǎn)業(yè)化中試,中試產(chǎn)品的比表面積約60 m2/g。國際上,只有歐洲SICAT和美國Pred Materials公司生產(chǎn)和銷售同類產(chǎn)品,比表面積約30 m2/g。研究團隊開發(fā)的Ni/SiC催化劑可用于甲烷重整、焦?fàn)t煤氣甲烷化等高溫或強放熱催化過程;開發(fā)的貴金屬催化劑,如Pd/SiC、Pt/SiC等可用于精細化學(xué)品加氫過程。尤其是,團隊發(fā)現(xiàn)的SiC表面氫溢流、金屬/SiC間電荷轉(zhuǎn)移作用等現(xiàn)象對SiC基催化劑的設(shè)計具有重要意義。郭向云教授團隊被認為是高比表面積碳化硅及其催化應(yīng)用領(lǐng)域國際上最有影響的課題組之一,其研究工作在國際上產(chǎn)生了重要影響。
近日,郭向云教授應(yīng)邀與意大利國家研究委員會、中科院大連化學(xué)物理研究所、SICAT公司、法國國家科研中心等研究人員合作撰寫的關(guān)于高比表面積碳化硅催化應(yīng)用的綜述文章“Porous Silicon Carbide (SiC): A Chance for Improving Catalysts or Just Another Active-Phase Carrier?”在化學(xué)領(lǐng)域國際頂級綜述類雜志Chemical Reviews上作為封面文章發(fā)表。該論文系統(tǒng)地介紹了碳化硅作為催化劑載體在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用情況:(1)精細化學(xué)品合成,如烷烴氧化制烯烴和含氧化合物、不飽和鍵加氫、C-X鍵形成等;(2)燃料制備,如各種液體燃料、天然氣和氫氣;(3)環(huán)境保護和修復(fù),如水和空氣中有機污染物的氧化脫除及分解;(4)燃料電池催化劑,如甲醇和乙醇的電氧化、氧氣還原等;(5)光催化過程,如光解水產(chǎn)氫、精細化學(xué)品光催化合成、有機污染物降解等;(6)碳化硅復(fù)合物無金屬催化劑等。并就碳化硅催化劑研究中應(yīng)該關(guān)注的重點,以及未來發(fā)展趨勢作了展望。
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https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.1c00269