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SBA-15分子篩是一種具有高度有序介孔結(jié)構(gòu)的二氧化硅材料，其表面富含硅醇基團(tuán)（-OH），這些基團(tuán)為表面改性提供了豐富的反應(yīng)位點(diǎn)。此外SBA-15還具有優(yōu)異的水熱穩(wěn)定性，能夠在較苛刻的條件下保持結(jié)構(gòu)完整，適合在高溫或潮濕環(huán)境中使用。近年來(lái)SBA-15在催化、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境治理等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。

本期小豐整理了3篇SBA-15的最新研究進(jìn)展，一起看下吧~

ACS Catalysis

SBA-15限域磷化鎳催化生物質(zhì)低溫加氫

開(kāi)發(fā)在溫和條件下具有高活性和成本效益的生物質(zhì)加氫催化劑至關(guān)重要，但頗具挑戰(zhàn)性。

近日，期刊ACS Catalysis報(bào)道研究人員采用簡(jiǎn)單的浸漬和氫氣還原，以植酸（PA）為螯合劑和環(huán)保型磷源，成功地將超細(xì)磷化鎳納米粒子限域于SBA-15孔道。SBA-15限域的磷化鎳納米粒子在乙酰丙酸甲酯（ML）選擇性加氫制γ-戊內(nèi)酯（GVL），以及多種醛、酮和硝基芳烴的選擇性加氫反應(yīng)中展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。

研究發(fā)現(xiàn)，最優(yōu)催化劑0.3PNi/SBA-15可在低溫90℃實(shí)現(xiàn)水相乙酰丙酸甲酯（ML）高活性加氫產(chǎn)γ-戊內(nèi)酯（GVL），GVL產(chǎn)率高達(dá)32.4mol GVL·mol-1Ni·h-1，是Ni/SBA-15催化劑的54倍以上，并且優(yōu)于目前報(bào)道的大部分非貴金屬催化劑。

結(jié)構(gòu)表征和密度泛函理論（DFT）計(jì)算揭示，用PA預(yù)處理SBA-15孔道的內(nèi)表面對(duì)于分散、形成和錨定超細(xì)Ni3P納米粒子起至關(guān)重要作用。通過(guò)從Ni到P的電子轉(zhuǎn)移生成的超細(xì)Ni3P納米粒子中的Niδ+物種對(duì)ML表現(xiàn)出強(qiáng)的吸附和對(duì)GVL的快速脫附，活性位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)快速催化循環(huán)，從而展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。此外，0.3PNi/SBA-15對(duì)各種醛、酮和硝基芳烴的加氫也表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。

本文工作提供了一種用于設(shè)計(jì)高性能金屬磷化物催化劑的簡(jiǎn)便創(chuàng)新策略。

文獻(xiàn)名稱：High-Performance Nickel Phosphide Confined in SBA-15 for Low-Temperature Hydrogenation of Biomass-Derived Compounds

ACS Nano

SBA-15協(xié)調(diào)局部氫轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)高效塑料加氫解聚

將塑料固廢加氫解聚成短鏈碳?xì)浠衔?，是?yīng)對(duì)塑料污染和能源危機(jī)的值得稱贊的升級(jí)回收途徑。

期刊ACS Nano報(bào)道了研究者受粘性血液中高效氧運(yùn)輸機(jī)制的啟發(fā)，提出了一種方法來(lái)解決傳統(tǒng)Ru/SiO2催化劑催化聚烯烴氫解體系中較高氫氣壓力的挑戰(zhàn)。

在這項(xiàng)研究中，研究人員提出了一個(gè)創(chuàng)新性的概念，即“氫氣泡催化劑”（Ru/SBA），以應(yīng)對(duì)局域氫供應(yīng)不足的挑戰(zhàn)。該催化劑的設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于將Ru納米顆粒（作為活性位點(diǎn)）嵌入到商業(yè)SBA-15的介孔通道中。SBA-15相互連接的通道充當(dāng)了儲(chǔ)存氫氣的倉(cāng)庫(kù)，可以在局域氫濃度不足時(shí)原位釋放氫氣。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)有效解決了固-液-氣三相界面的氫轉(zhuǎn)移問(wèn)題。

為了驗(yàn)證催化劑的效果，研究者們首先在不同氫氣壓力下進(jìn)行了PE的氫解實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明SBA-15的引入可以提高聚烯烴氫解活性。Ru/SBA催化劑的最佳活性點(diǎn)向低氫氣壓力轉(zhuǎn)移，有助于打破催化活性和氫氣壓力之間的標(biāo)度關(guān)系。

此外，在常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件下（2MPa H2），Ru/SBA催化劑對(duì)PE的氫解性能是Ru/SiO2催化劑的4倍，且Ru/SBA催化劑的氫解產(chǎn)物以高值汽油和柴油為主。

這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了活性氫的關(guān)鍵作用，為氫解催化劑的設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)。

文獻(xiàn)名稱：Hydrogen Bubbles: Harmonizing Local Hydrogen Transfer for Efficient Plastic Hydro-Depolymerization

DOI: 10.1021/acsnano.4c02062

Sensors and Actuators B: Chemical

基于疏水SBA-15封裝的稀土摻雜SnO2納米纖維耐濕氫傳感器

空氣濕度是降低金屬氧化物半導(dǎo)體 (MOS) 氣體傳感器性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的主要因素。

期刊Sensors and Actuators B: Chemical提出了在傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)制備的SnO2納米纖維上構(gòu)建保護(hù)層的性能提升策略。在SnO2納米纖維中摻雜稀土離子以提高傳感器對(duì)氫氣檢測(cè)的靈敏度，并以介孔SBA-15分子篩作為保護(hù)層以降低環(huán)境濕度對(duì)活性材料的影響。

具體而言，選擇Er3+和Tb3+離子摻雜SnO2納米纖維，涂覆介孔二氧化硅分子篩（SBA-15）來(lái)進(jìn)行耐濕氫檢測(cè)。在該設(shè)計(jì)中，疏水性SBA-15篩層有效地阻擋了水分子而不影響氫擴(kuò)散，而稀土摻雜劑大大提高了傳感器的響應(yīng)度并降低了傳感器的工作溫度，因此，Er-SnO/SBA-15和Tb-SnO/SBA-15傳感器的最大響應(yīng)值分別為27.71和33.68（在280℃下對(duì)10ppm氫氣，分別是裸SnO傳感器的4.67和5.67倍），響應(yīng)/恢復(fù)時(shí)間短（<1.0s/<1.0s)，以及氫氣檢測(cè)下限 (200 ppb) 和良好的氣體選擇性。

在SBA-15篩層的保護(hù)下，當(dāng)濕度從25%RH增加到85%RH時(shí)，傳感器的響應(yīng)保持率顯著提高（Er摻雜，從38.8%增加到60.0%；Tb摻雜，形式25.6–57.8%）。

此外，進(jìn)一步分析響應(yīng)增強(qiáng)機(jī)制表明，SBA-15涂層通過(guò)其自身的氫物理吸附能力和煅燒過(guò)程中誘導(dǎo)的氧空位貢獻(xiàn)了約1/3的響應(yīng)增強(qiáng)。

文獻(xiàn)名稱：Humidity-resistant hydrogen sensors based on rare-earth-doped tin dioxide nanofibers with hydrophobic mesoporous silica sieve encapsulationDOI: 10.1016/j.snb.2024.135770

產(chǎn)品推薦

XFF01-1

高比表面積SBA-15

形態(tài)：白色粉體

孔徑: 6-13 nm 

孔容：1-2 cm3/g

比表面積: 700-800 m2/g

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