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Briser les limites : améliorer la catalyse avec des nanoparticules d'alliage Co-Cu

SciTechDaily

Les hétéroatomes de cuivre dans les nanoparticules de cobalt, une interaction à longue portée, régulent l'occupation orbitale dz2/dxz de l'atome unique de cobalt satellite pour améliorer la réaction de type Fenton. Crédit : Science China Press

Les scientifiques ont développé le Co-Cu alliage des nanoparticules qui activent efficacement les réactions chimiques pour la dégradation des polluants, surpassant les méthodes traditionnelles et fournissant des informations sur les interactions au niveau atomique dans les catalyseurs.

Les recherches récentes se sont concentrées sur les effets combinés des clusters atomiques (CA) ou des nanoparticules (NP) et des atomes simples. Cependant, les études antérieures se sont généralement concentrées sur les interactions de base entre les NP pures et les atomes simples (AS), offrant une perspective limitée. Elles n'ont pas pleinement exploré comment les modifications des NP ou des AC pourraient améliorer l'activité globale de l'entité complète NP/AC@MNC métallique. Par conséquent, il reste encore beaucoup à apprendre sur la construction précise et l'amélioration des performances de l'ensemble de la structure NP/AC@MNC métallique.

Dans une nouvelle étude, l'alliage Co-Cu NPs@Co-NC (CC@CNC) a été construit en utilisant la structure imidazolate zéolitique modifiée Co/Cu-8 (ZIF-8) comme précurseur, suivi de la pyrolyse et acide gravure. L'incorporation de la formation induite par le Cu de nanoparticules d'alliage Co-Cu, provenant de la faible température Tammann du Cu, qui a été vérifiée par l'énergie de cohésion négative de Co10Cu3 (−0,06454, en vue de l'agrégation) par rapport à celle de Co13 (+1,690995, en vue de la dispersion).

Amélioration de l'efficacité des réactions chimiques

Les Co SAs supportés par des NPs en alliage Co-Cu ont montré une efficacité d'activation PMS supérieure par rapport aux Co SAs supportés par des NPs Co (Co NPs@Co-NC, C@CNC), comme en témoignent les barrières énergétiques réduites de l'adsorption PMS (longueur de liaison Co–O augmentée)/oxydation PMS (longueur de liaison OH augmentée et longueur de liaison OO diminuée) et de la désorption SO5·- (longueur de liaison Co-O augmentée), grâce à l'optimisation de l'interaction dz2-O (PMS) et dxz-O (SO5·-).

Par conséquent, le CC@CNC a éliminé de manière très efficace 80,67 % de la carbamazépine (CBZ) à 20 mg/L en 5 min, ce qui est supérieur à son homologue C@CNC (58,99 % en 5 min). Les techniques quasi in situ en série ont indiqué la réaction d'oxydation PMS sur les SA de Co, qui peut générer sélectivement 1O2 pour éliminer efficacement la CBZ. Cette étude peut jeter des bases solides pour la stratégie d'optimisation des performances et la révélation du mécanisme sous-jacent dans la multiplication des métaux.atome assemblage@metal SAs catalyseurs au niveau orbital atomique.

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