Internally Hollow Cu₂O Nanoframes — Direct Propylene Epoxidation
Journal: Nature Communications, 2025 Authors: Yueming Qiu, Yichen Zhang, Ronghui Zhang, Meng Huang, Kok Bing Tan, Guowu Zhan, Gang Fu, Qingbiao Li, Jiale Huang Affiliation: Xiamen University, Huaqiao University DOI: 10.1038/s41467-025-63059-0
Overview
通过配体保护/选择性晶面刻蚀技术制备系列 Cu₂O 纳米催化剂。其中内部中空纳米框架（nanoframes）因增大比表面积和丰富的 {110} 位点，在丙烯直接环氧化（DEP）中实现活性、选择性和稳定性的三重优化。
Key Findings
- 中空 Cu₂O 纳米框架: PO 生成速率 0.18 mmol g_cat⁻¹ h⁻¹, 选择性 83.8% @ 175°C
- 长期测试 >300 min 保持高活性和选择性
- DFT 证实 Cu₂O {110} 晶面独特的 Cu-O 原子排列有利于化学吸附氧物种和 PO 的形成
- 配体保护/选择性刻蚀方法可推广为制备明确定义催化剂结构的通用方法
Synthesis Strategy
- 湿化学法合成多种形貌 Cu₂O: 立方体(c-), 八面体(o-), 菱形十二面体(r-), 十八面体(d-), 球形(s-)
- HCl 选择性刻蚀 → 中空纳米框架
- 刻蚀过程: 固体 → {110} 边暴露 → 内部中空化
- DRIFTS 表征 CO 在 Cu(I) 位点的吸附
Cross-references
- cu2o-facet-engineering — 晶面工程核心概念
- cu2o-morphology-control — 形貌调控方法