In situ oxidation of carbon-encapsulated cobalt nanocapsules creates highly active cobalt oxide catalysts for hydrocarbon combustion.
In situ oxidation of carbon-encapsulated cobalt nanocapsules creates highly active cobalt oxide catalysts for hydrocarbon combustion.
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碳包封的钴纳米胶囊的原位氧化可产生用于碳氢化合物燃烧的高活性氧化钴催化剂
DOI：
10.1038/ncomms8181
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发表时间：
2015-06-15
影响因子：
16.6
通讯作者：
Zhang, Jian
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang, Han;Chen, Chunlin;Zhang, Yexin;Peng, Lixia;Ma, Song;Yang, Teng;Guo, Huaihong;Zhang, Zhidong;Su, Dang Sheng;Zhang, Jian
燃烧催化剂已被广泛探索，以减少能够引发光化学烟雾和温室效应的碳氢化合物的排放。钯作为催化剂中活性最高的材料，广泛应用于排气催化转化器和燃烧装置中，但其高昂的投资成本刺激了对非贵金属候选物的大量研究。在这里，我们通过碳包覆钴纳米颗粒的可控氧化来制造高度缺陷的钴氧化物纳米晶体。在纳米约束的碳壳中诱导的应变梯度导致形成大量的活性位点，其特征在于对各种烃（甲烷、丙烷和取代苯）的燃烧具有相当大的催化活性。对于甲烷燃烧，该催化剂显示出与钯催化剂相当甚至上级的独特活性。 钯是催化转化器中使用的有效但昂贵的催化剂。在这里，作者表明，通过碳包封的钴纳米颗粒的氧化合成的有缺陷的Co3O4纳米晶体，显示出与钯相似甚至相当的催化活性，用于烃燃烧。
Combustion catalysts have been extensively explored to reduce the emission of hydrocarbons that are capable of triggering photochemical smog and greenhouse effect. Palladium as the most active material is widely applied in exhaust catalytic converter and combustion units, but its high capital cost stimulates the tremendous research on non-noble metal candidates. Here we fabricate highly defective cobalt oxide nanocrystals via a controllable oxidation of carbon-encapsulated cobalt nanoparticles. Strain gradients induced in the nanoconfined carbon shell result in the formation of a large number of active sites featuring a considerable catalytic activity for the combustion of a variety of hydrocarbons (methane, propane and substituted benzenes). For methane combustion, the catalyst displays a unique activity being comparable or even superior to the palladium ones. Palladium is an effective but expensive catalyst used in catalytic converters. Here, the authors show that defective Co3O4 nanocrystals, synthesized via oxidation of carbon-encapsulated cobalt nanoparticles, display similar or even comparable catalytic activity to palladium for hydrocarbon combustion.
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