Highly Selective, Active, and Stable Metal Nanoparticle Catalysts with Ultra-Thin Porous Ceramic Shells for Size-Selective Chemical Reactions

高选择性、活性和稳定的金属纳米粒子催化剂,具有超薄多孔陶瓷壳,用于尺寸选择性化学反应

基本信息

项目摘要

Size-selective catalysts with metal cores and porous shell structures can increase reaction selectivity through molecular discrimination of reactants. The selectivity of a catalyst can be improved by tuning the pore size of the porous films. However, selectivity is generally improved at the expense of catalytic reactivity. The proposed project is aimed at developing methods for preparing nanostructured size-selective catalysts that exhibit both high selectivity and activity. The proposed strategy for size-selective catalyst preparation can be applied to a great variety of supported metal catalysts and may also find applications in other fields, including sensors, fuel cells, batteries, and supercapacitors.The primary objectives of this project are: (a) to develop a novel nanostructured size-selective catalyst with a nanoscale (less than 5 nm thick) porous ceramic overlayer capped on every metal nanoparticle surface and (b) to gain a fundamental understanding of the structure-activity-selectivity relationships of the catalysts. A unique molecular layer deposition (MLD) technique will be utilized to synthesize the highly porous overlayers with precise thickness control and well-defined porous structures. The sizes of pores can be controlled by altering MLD chemistry, oxide types, and formation methods of porous structures. There is a plan to introduce results from this project into the Chemical Engineering curriculum at Missouri S&T and develop a new course: "Nanotechnology in Catalysis". Graduate and undergraduate students will be recruited to participate in this research project with special emphasis on recruiting underrepresented minorities through a collaboration with Lincoln University of Missouri - an 1890 Historically Black College & University. An annual " Nanomaterials Show" will be developed and used to stimulate interest of general audiences and K-12 students in the field chemical engineering and nanotechnology.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
具有金属核心和多孔壳结构的尺寸选择性催化剂可以通过反应物的分子歧视来提高反应选择性。通过调整多孔膜的孔径可以提高催化剂的选择性。但是,选择性通常以催化反应性为代价提高。拟议的项目旨在开发用于准备既有高选择性和活性的纳米结构尺寸选择性催化剂的方法。 提出的尺寸选择性催化剂制备的策略可以应用于各种各样的受支持的金属催化剂,还可以在其他领域(包括传感器,燃料电池,电池和超级电容器)中找到应用。该项目的主要目标是:(A )开发一种新型的纳米结构尺寸选择性催化剂,该催化剂具有纳米级(小于5 nm厚)的多孔陶瓷覆盖层覆盖在每个金属纳米颗粒表面上,并且(b)以(b)对催化剂的结构 - 活动性关系有基本的了解。一种独特的分子层沉积(MLD)技术将用于合成具有精确厚度控制和定义明确的多孔结构的高度多孔叠加层。孔的大小可以通过改变MLD化学,氧化物类型和多孔结构的形成方法来控制。有一个计划将该项目的结果引入密苏里S&T的化学工程课程,并开发了一个新课程:“催化中的纳米技术”。将招募研究生和本科生参加这项研究项目,特别着重于通过与密苏里州林肯大学的合作招募代表性不足的少数民族 - 1890年是一所历史上历史悠久的黑人学院和大学。一年一度的“纳米材料展览”将开发并用于刺激一般受众和K-12学生在现场化学工程和纳米技术中的兴趣。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子的评估来支持的。和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Highly Active and Stable Fe/SiO2 Catalyst Synthesized by Atomic Layer Deposition for CO Oxidation
  • DOI:
    10.1007/s10562-020-03224-w
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Xiaofeng Wang;Baitang Jin;Xiaoqing He;T. White;Xinhua Liang
  • 通讯作者:
    Xiaofeng Wang;Baitang Jin;Xiaoqing He;T. White;Xinhua Liang
Synthesis of High Metal Loading Single Atom Catalysts and Exploration of the Active Center Structure
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Kaiying Wang;Xiaofeng Wang;Xinhua Liang
  • 通讯作者:
    Kaiying Wang;Xiaofeng Wang;Xinhua Liang
Supported Single Fe Atoms Prepared via Atomic Layer Deposition for Catalytic Reactions
  • DOI:
    10.1021/acsanm.0c00146
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Xiaofeng Wang;Baitang Jin;Ye Jin;Tianpin Wu;Lu Ma;Xinhua Liang
  • 通讯作者:
    Xiaofeng Wang;Baitang Jin;Ye Jin;Tianpin Wu;Lu Ma;Xinhua Liang
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    2020
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
    Guiquan Zhu;Bangrong Cao;Xinhua Liang;Longjiang Li;Yaying Hao;Wanrong Meng;Chuanshi He;Linlin Wang;Ling Li
  • 通讯作者:
    Ling Li
Screening diagnostic biomarkers of OSCC via an LCM-based proteomic approach
通过基于 LCM 的蛋白质组学方法筛选 OSCC 的诊断生物标志物
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  • 通讯作者:
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