中科院大連化物所鄧德會副研究員和包信和院士帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊，在長期研究二維催化材料和納米限域催化的基礎(chǔ)上，成功地將FeN4結(jié)構(gòu)限域在納米石墨烯骨架中，使其具有優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性，能夠在室溫甚至0℃高選擇性地催化氧化苯生成苯酚。這一研究結(jié)果給低溫下高效選擇氧化的非貴金屬催化劑的設(shè)計提供了新的思路和借鑒，同時對于石墨烯制備技術(shù)的升級和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)也是利好。

       該研究團(tuán)隊經(jīng)過5年多的探索，通過高能球磨酞菁鐵分子與石墨烯納米片，通過控制球磨條件，巧妙地利用N原子與石墨烯的C原子形成強的共價鍵，使N原子作為一個“錨”來穩(wěn)定配位不飽和的鐵中心。該研究團(tuán)隊還與東南大學(xué)、中科院物理所、加拿大等多方合作，實現(xiàn)了納米石墨烯限域單原子鐵催化劑研究的突破，首次觀察到FeN4在石墨烯骨架中的原子結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的理論計算表明，形成的FeN4結(jié)構(gòu)能夠在石墨烯骨架中有效穩(wěn)定，并且能高效分解雙氧水，進(jìn)而可以在室溫甚至0℃下催化苯氧化生成苯酚。

       在該項研究中，納米石墨烯鐵催化劑的表征采用的是美國麥克儀器公司經(jīng)典全自動化學(xué)吸附儀AutoChem系列。自AutoChem系列發(fā)布至今，它已經(jīng)成為全球各個著名大學(xué)以及研究結(jié)構(gòu)的首選儀器。其中不乏中國知名學(xué)府和研究院，中科院大連化物所、清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、華東理工、華南理工、天津大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、廈門大學(xué)、山西煤化所、西安交通大學(xué)、吉林大學(xué)、中科院過程所、中石化石油化工科學(xué)研究院、中海油天津化工研究院、蘭州石油化工研究院、上海石油化工研究院等等都是AutoChem系列的用戶。

AutoChem系列具有如下技術(shù)特征：

• 4個內(nèi)部控溫區(qū)可獨立加熱，管路最高達(dá)150℃。避免管路中存在冷凝點，可進(jìn)行蒸汽實驗。

• 內(nèi)部管路體積小，保證了高分辨率與快速檢測，減小了計算氣體體積時的偏差。

• 高靈敏度的線性熱傳導(dǎo)檢測器（TCD）確保校準(zhǔn)體積保持恒定，從而峰面積與反應(yīng)氣體體積成正比關(guān)系。

• 四個高精度的質(zhì)量流量計保證非常準(zhǔn)確、可程序控制的氣體流量控制，確保基線穩(wěn)定和精確測量氣體體積。

• 抗腐蝕性檢測器燈絲可分析大多數(shù)腐蝕性氣體，減少燈絲氧化。

• 開合式加熱爐可加熱石英樣品管到1100℃?？稍O(shè)定多個升溫速率和分析參數(shù)，便于進(jìn)行設(shè)計分析實驗。

• KwikCool冷卻爐可使?fàn)t溫快速下降到環(huán)境溫度，縮短分析時間，提高測試量。

• 分別用于制備氣、載氣和Loop氣的十二個進(jìn)氣口可連接更多的氣體，進(jìn)行更為復(fù)雜的實驗，例如TPR / TPO循環(huán)。

• 質(zhì)譜儀端口和集成軟件可同時在熱導(dǎo)檢測器和質(zhì)譜儀上進(jìn)行檢測。

• 蒸汽發(fā)生器可進(jìn)行蒸汽吸附反應(yīng)，例如吡啶、苯和水。

-部分內(nèi)容轉(zhuǎn)自中國化工報