寧波工研院等氮摻雜納米碳催化機理取得新進展

　　以納米碳管、納米金剛石、石墨烯為代表的納米碳材料在催化中具有廣泛的應用前景，不僅可以作為高性能載體負載金屬及氧化物活性組分，還可直接作為非金屬催化劑用于氧化脫氫、選擇氧化、電催化等反應。相對于傳統的金屬催化體系而言，碳基催化劑具有表面與結構可控、碳資源充足、耐酸堿腐蝕等獨特優勢。通過化學方法將氮、硼、磷等雜原子引入納米碳體系，可以調節其表面酸堿性、催化活性及產物選擇性，摻雜納米碳材料已經成為國際碳及催化領域的研究熱點之一。

　　在前期非金屬催化研究的基礎上，中科院寧波工業技術研究院(籌)新能源技術所張建研究員課題組與中科院金屬研究所蘇黨生研究員、華南理工大學彭峰教授等合作開展了系統的研究工作，通過化學氣相沉積方法制備了氮含量可控的多壁納米碳管(圖1)，將其作為丙烷氧化脫氫催化劑時發現，隨著體系中氮含量的增加，目標產物丙烯的選擇性和生成速率均有顯著提升。進一步通過化學反應動力學與表面分析證明，石墨氮物種可以降低氧分子反應級數和反應活化能，是氧分子活化與催化性能提升的關鍵因素(圖2)。該成果為納米碳摻雜體系反應機理與結構設計提供了新現象、新思路。

　　研究結果發表在英國皇家化學學會(RSC)主辦的國際化學領域核心期刊Chemical Communications上(IF=6.169，DOI: 10.1039/C3CC41500G)。

　　該項目得到了科技部和國家自然科學基金委相關項目的資助。