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ACCOUTS OF CHEMICAL RESEARCH:原子层沉积在制备和提高负载型金属催化剂方面的应用
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A promising method of catalyst synthesis is atomic layer deposition (ALD). ALD is a variation on chemical vapor deposition in which metals, oxides, and other materials are deposited on surfaces by a sequence of self-limiting reactions. The self-limiting character of these reactions makes it possible to achieve uniform deposits on high-surface-area porous solids. Therefore, design and synthesis of advanced catalysts on the nanoscale becomes possible through precise control over the structure and composition of the underlying support, the catalytic active sites, and the protective layer. In this Account, we describe our advances in the synthesis and stabilization of supported metal catalysts by ALD. After a short introduction to the technique of ALD, we show several strategies for metal catalyst synthesis by ALD that take advantage of its self-limiting feature. Monometallic and bimetallic catalysts with precise control over the metal particle size, composition, and structure were achieved by combining ALD sequences, surface treatments, and deposition temperature control. Next, we describe ALD oxide overcoats applied with atomically precise thickness control that stabilize metal catalysts while preserving their catalytic function. We also discuss strategies for generation and control over the porosity of the overcoats that allow the embedded metal particles to remain accessible by reactants, and the details for ALD alumina overcoats on metal catalysts. Moreover, using methanol decomposition and oxidative dehydrogenation of ethane as probe reactions, we demonstrate that selectively blocking low coordination metal sites by oxide overcoats can provide another strategy to enhance both the durability and selectivity of metal catalysts. 负载型金属催化剂在很多方面有着非常重要的应用，如：石油化工、汽车尾气处理和费托合成。金属纳米颗粒的粒径、组成和结构都会对其催化性质造成影响。但是一个非常严峻的问题就是金属纳米颗粒在高温下易烧结或者结焦（石油化工中），所以保护金属纳米颗粒使其免于烧结或者结焦是一个非常迫切的问题。实验表明利用聚合物或者氧化物层保护金属纳米颗粒是个很好的办法，但是如果保护层太厚会严重降低催化剂的活性。 这篇综述阐述了原子层沉积（ALD）方法在负载型催化剂上沉积保护层的应用，ALD与其它方法在这个方面最大的优势就是能够精确控制保护层的厚度，保护层的厚度能够很容易做到1nm。另外，ALD也可以制备双金属纳米催化剂。在制备双金属纳米催化剂的时候会有颗粒的选择性生长。 其它的自己看吧，自己看了才知道。 |
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