?通量粉末原?層沉積（PALD）技術(shù)在工業(yè)催化劑中的應(yīng)?

據(jù)統(tǒng)計(jì)，95% 的商業(yè)化學(xué)品在其制造過程的某個(gè)階段需要使??種或多種催化劑。多相催化劑對于?油煉制、塑料制造、?品和?物燃料?產(chǎn)以及許多化學(xué)制造?藝?關(guān)重要。

盡管許多工業(yè)催化過程已經(jīng)取得了顯著的進(jìn)展，但這些催化材料的活性中心結(jié)構(gòu)均質(zhì)性較差，可能會(huì)導(dǎo)致不同的反應(yīng)并產(chǎn)生不需要的副產(chǎn)物。此外，活性位點(diǎn)的不均勻性也使得催化性能與特定催化結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來極其困難。因此，催化劑成分和結(jié)構(gòu)的調(diào)控對提升催化劑性能有積極意義。

原子層沉積技術(shù)（ALD ）提供了?個(gè)創(chuàng)造表?活性催化劑位點(diǎn)的?式，能夠創(chuàng)造出傳統(tǒng)合成?法?法實(shí)現(xiàn)的?性能催化劑。該技術(shù)已被證明具有成本效益，并可以顯著提升催化劑的性能。

關(guān)于 原子層沉積ALD 以及 粉末ALD 技術(shù) （一分鐘帶你了解原子層沉積ALD 以及 PALD 技術(shù)）

PALD 粉末原子層沉積技術(shù)提升催化劑性能

ALD 涂層的作?是多??的，???可以提?催化劑的選擇性和使?壽命，從?提?催化劑的性能。另???可有效減少?屬催化劑的析出或燒結(jié)，從?避免反應(yīng)的?表?積和性能的下降。

ALD 對催化劑的增益效果：

• 減少?屬納?顆粒析出

• 更?的催化活性

• 降低熱分解

• 減少活性組分燒結(jié)

• 鈍化包覆，催化劑壽命 100% 增加

• 更強(qiáng)的反應(yīng)選擇性

當(dāng)然，ALD 在先進(jìn)催化劑的制造中有很多應(yīng)用，但在工業(yè)催化劑的制造中有三種基礎(chǔ)的作用：

• 制備高比表面積載體負(fù)載活性催化劑

• ALD 襯底涂層可以提高催化劑的選擇性和壽命

• ALD 涂層限制熱降解，提?選擇性

1、 ALD 表?活性位點(diǎn)構(gòu)筑 

PALD 已被?于在超??表?積基底載體上沉積 Pd、Pt、Ni、Rh、Fe、Ir 和 Ru 等催化劑材料。催化劑材料的?表?能允許其在基底上形成?的“島嶼”顆粒，實(shí)現(xiàn)了活性材料?分散，同時(shí)保持超低負(fù)載以降低材料成本。與濕法化學(xué)合成技術(shù)不同，PALD 可覆蓋催化劑載體上超?縱橫?的孔隙，實(shí)現(xiàn)均勻沉積。此外，PALD 可以制造“核殼”結(jié)構(gòu)催化劑。 

原子層沉積ALD 技術(shù)使 Pt 顆粒在基底上分散開來

使用 Forge Nano 包覆后的催化劑（左），未包覆的催化劑（右）

2、ALD 構(gòu)筑襯底支撐涂層  

使? ALD 在活性催化劑內(nèi)側(cè)構(gòu)筑界?層也有助于更?的使?壽命和熱穩(wěn)定性。在不影響孔隙??和形態(tài)的情況下在基底表?沉積薄膜，可以改變表?酸/堿特性，并防?活性催化劑溶解到基底材料中。?個(gè)案例便是，與未包覆的?氧化硅或氧化鋁的催化劑相?，ALD 內(nèi)部涂層?撐的沉積提?了丙烷氧化脫氫的催化活性、壽命和選擇性。

3、ALD 防護(hù)涂層 

ALD 可以有效地將均勻的薄膜沉積在催化劑上，同時(shí)還可以提?催化性能。在?溫反應(yīng)條件下，沉積AlO、TiO、NbO、NiO、ZrO 或 CoO 等薄膜可以保護(hù)催化劑的完整性，同時(shí)抑制?屬粒?的降解、燒結(jié)和析出。?如，氧化鋁 ALD 涂層保留并增強(qiáng)了 Pd 納?顆粒的催化活性，同時(shí)在 500℃ 條件下依然能有效防?其燒結(jié)。

通過 PALD 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)催化劑粉末材料表?的涂層或活性位點(diǎn)制備。?論是在化?品催化或典型的制氫 / 燃料 電池中，納?級催化劑存在燒結(jié)或者浸出的問題。使? ALD 技術(shù)可以在典型的如 Pd / AlO 催化劑表?構(gòu)筑涂層，可避免催化劑的燒結(jié)與浸出，從?使實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的芳烴氫化反應(yīng)。