Zr-Based MOF-545 Metal–Organic Framework Loaded with Highly Dispersed Small Size Ni Nanoparticles for CO2 Methanation

甲烷化 材料科学 金属有机骨架 纳米颗粒 X射线光电子能谱 化学工程 漫反射红外傅里叶变换 傅里叶变换红外光谱 催化作用 溶剂 多相催化 选择性 纳米技术 冶金 物理化学 有机化学 光催化 吸附 工程类 化学
作者
Hongmei Chen,J.-B. Brubach,Ngoc‐Huan Tran,Amanda Robinson,Ferdaous Ben Romdhane,Mathieu Frégnaux,Francesc Penas-Hidalgo,Albert Solé‐Daura,Pierre Mialane,Marc Fontecave,Anne Dolbecq,Caroline Mellot‐Draznieks
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (10): 12509-12520 被引量:27
标识
DOI:10.1021/acsami.3c18154
摘要

We report the use of Zr-based metal-organic frameworks (MOFs) MOF-545 and MOF-545(Cu) as supports to prepare catalysts with uniformly and highly dispersed Ni nanoparticles (NPs) for CO2 hydrogenation into CH4. In the first step, we studied the MOF support under catalytic conditions using operando diffuse reflectance infrared Fourier transform (DRIFT) spectroscopy, ex situ characterizations (PXRD, XPS, TEM, and EDX-element mapping), and DFT calculations. We showed that the high-temperature conditions undoubtedly confer a potential for catalytic functionality to the solids toward CH4 production, while no role of the Cu could be evidenced. The MOF was shown to be transformed into a catalytically active material, amorphized but still structured with dehydroxylated Zr-oxoclusters, in line with DFT calculations. In the second step, Ni@MOF-545 catalysts were prepared using either impregnation (IM) or double solvent (DS) methods, followed by a dry reduction (R) route under H2 to immobilize Ni NPs. The highest catalytic activity was obtained with the Ni@MOF-545 DS R catalyst (595 mmolCH4 gNi-1 h-1) with 100% CH4 selectivity and 60% CO2 conversion after ∼3 h. The higher catalytic activity of Ni@MOF-545 DS R is a result of much smaller (∼5 nm) and better dispersed Ni NPs than in the IM sample (20-40 nm), the latter exhibiting sintering. The advantages of the encapsulation of Ni NPs by the DS method and of the use of a MOF-545-based support are discussed, highlighting the interest of designing yet-unexplored Zr-based MOFs loaded with Ni NPs for CO2 hydrogenation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
王多肉完成签到,获得积分10
1秒前
LL发布了新的文献求助10
1秒前
科研通AI6.3应助Liufuquan采纳,获得10
1秒前
scalar发布了新的文献求助10
6秒前
玖爱完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
7秒前
wanci应助哈喽采纳,获得10
8秒前
mo完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
8R完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
10秒前
wanci应助西喜采纳,获得10
10秒前
CodeCraft应助系小小鱼啊采纳,获得10
11秒前
小蘑菇应助小鲁采纳,获得10
11秒前
12秒前
吴祥坤发布了新的文献求助10
13秒前
wayne发布了新的文献求助10
13秒前
飞快的若冰完成签到,获得积分10
13秒前
黄晓完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
Eternitymaria完成签到,获得积分10
15秒前
laojunwei发布了新的文献求助10
16秒前
wsx完成签到,获得积分10
16秒前
wqklmi_发布了新的文献求助10
17秒前
牧笛发布了新的文献求助10
17秒前
天玄一刀完成签到,获得积分10
18秒前
JACK发布了新的文献求助10
18秒前
林静完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
19秒前
Louis发布了新的文献求助10
20秒前
NexusExplorer应助系小小鱼啊采纳,获得10
21秒前
泡芙大王完成签到 ,获得积分10
22秒前
23秒前
23秒前
23秒前
wyx完成签到 ,获得积分10
24秒前
朴实凝雁发布了新的文献求助10
24秒前
高分求助中
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Annie Ernaux: De la perte au corps glorieux 600
Petrology and Plate Tectonics,2025 500
Circular Polar Constellations Providing Continuous Single or Multiple Coverage Above a Specified Latitude 400
Burger's Medicinal Chemistry and Drug Discovery 400
Probability and Stochastic Processes 333
New directions for experimental lessons in science teaching: Myth, Mystery, Necessity? by Emily K. da Silva Cunha Souto (Author), Flávia Lins Silva (Author) 333
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6745197
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8475632
关于积分的说明 18078368
捐赠科研通 6016844
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3004685
邀请新用户注册赠送积分活动 1981431
关于科研通互助平台的介绍 1947521