摘要：近日，山西大学精细化学品教育部工程研究中心绿色与仿生催化研究团队在高机械强度毫米超粒子催化剂研究中获得新进展，研究结果以“Facile Fabrication of Robust Supraparticles for Spatially Orthogonal

近日，山西大学精细化学品教育部工程研究中心绿色与仿生催化研究团队在高机械强度毫米超粒子催化剂研究中获得新进展，研究结果以“Facile Fabrication of Robust Supraparticles for Spatially Orthogonal Cascade Catalysis”为题，发表于国际重要期刊Angew. Chem. Int. Ed.，博士后薛楠为第一作者，杨恒权教授是通讯作者。

毫米超粒子（Supraparticles）是通过直接组装纳米颗粒而形成具有宏观尺寸的颗粒，制备过程无需添加粘结剂，在工业催化和吸附领域有重要应用价值。在过去的几十年中，先后发展了溶液组装方法和液滴组装策略，然而这些方法制备的超粒子尺寸通常在纳米到微米范围，机械强度低，难以调控内部组分、内部紧密程度及形貌，而且需要超疏水的基底材料。

该工作发展了一种制备毫米超粒子的新方法。该方法通过在液珠内部“自下而上”组装带相反电荷的纳米颗粒，制备了机械强度可达到50 N（每个颗粒承载力）的毫米超粒子，远高于文献报道值，能够满足工业应用的需求。研究发现，纳米颗粒相互连接形成的三维网络结构，显著抑制了液珠内部的液体流动和纳米颗粒的不均匀沉积，从而改变了纳米颗粒的组装行为，避免了“咖啡环”效应所导致的非球性形貌；纳米颗粒之间的静电相互作用会影响纳米颗粒的堆积和机械强度，而这些作用可以通过调控颗粒尺寸、电荷密度和离子强度进行精细调控。该制备方法具有普适性和灵活性，通过在带相反电荷的二元体系中引入第三种纳米颗粒，可以制备出一系列三元毫米超粒子。基于该方法，将含有酸、碱和金属位点的催化剂精确组装到毫米超粒子中，构建串联催化剂，该催化剂在固定床反应器中展现了出色的稳定性（200小时）和高的催化效率，毫米超粒子催化剂的机械强度在连续流动后也没有降低，形貌及其内部结构保持完好，其高的催化效率归因于催化位点既空间上接近又空间上隔离。该研究突破了现有方法难以制备毫米超粒子的局限性，为设计工业所需的高强度、多组分串联催化剂提供了新方法。

该工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家资助博士后研究人员计划B档和中国博士后科学基金第75批面上基金的支持。（通讯员：张颖）

来源：高校圈的那些事儿