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SBA-15分子篩是一種具有高度有序介孔結構的二氧化硅材料，其表面富含硅醇基團（-OH），這些基團為表面改性提供了豐富的反應位點。此外SBA-15還具有優異的水熱穩定性，能夠在較苛刻的條件下保持結構完整，適合在高溫或潮濕環境中使用。近年來SBA-15在催化、生物醫學、環境治理等多個領域展現出廣泛的應用潛力。
本期小豐整理了3篇SBA-15的最新研究進展，一起看下吧~
ACS Catalysis
SBA-15限域磷化鎳催化生物質低溫加氫
開發在溫和條件下具有高活性和成本效益的生物質加氫催化劑至關重要，但頗具挑戰性。
近日，期刊ACS Catalysis報道研究人員采用簡單的浸漬和氫氣還原，以植酸（PA）為螯合劑和環保型磷源，成功地將超細磷化鎳納米粒子限域于SBA-15孔道。SBA-15限域的磷化鎳納米粒子在乙酰丙酸甲酯（ML）選擇性加氫制γ-戊內酯（GVL），以及多種醛、酮和硝基芳烴的選擇性加氫反應中展現出優異的催化性能。
研究發現，最優催化劑0.3PNi/SBA-15可在低溫90℃實現水相乙酰丙酸甲酯（ML）高活性加氫產γ-戊內酯（GVL），GVL產率高達32.4mol GVL·mol-1Ni·h-1，是Ni/SBA-15催化劑的54倍以上，并且優于目前報道的大部分非貴金屬催化劑。
結構表征和密度泛函理論（DFT）計算揭示，用PA預處理SBA-15孔道的內表面對于分散、形成和錨定超細Ni3P納米粒子起至關重要作用。通過從Ni到P的電子轉移生成的超細Ni3P納米粒子中的Niδ+物種對ML表現出強的吸附和對GVL的快速脫附，活性位點實現快速催化循環，從而展現出優異的催化性能。此外，0.3PNi/SBA-15對各種醛、酮和硝基芳烴的加氫也表現出優異的催化性能。
本文工作提供了一種用于設計高性能金屬磷化物催化劑的簡便創新策略。
文獻名稱：High-Performance Nickel Phosphide Confined in SBA-15 for Low-Temperature Hydrogenation of Biomass-Derived Compounds
ACS Nano
SBA-15協調局部氫轉移，實現高效塑料加氫解聚
將塑料固廢加氫解聚成短鏈碳氫化合物，是應對塑料污染和能源危機的值得稱贊的升級回收途徑。
期刊ACS Nano報道了研究者受粘性血液中高效氧運輸機制的啟發，提出了一種方法來解決傳統Ru/SiO2催化劑催化聚烯烴氫解體系中較高氫氣壓力的挑戰。
在這項研究中，研究人員提出了一個創新性的概念，即“氫氣泡催化劑”（Ru/SBA），以應對局域氫供應不足的挑戰。該催化劑的設計關鍵在于將Ru納米顆粒（作為活性位點）嵌入到商業SBA-15的介孔通道中。SBA-15相互連接的通道充當了儲存氫氣的倉庫，可以在局域氫濃度不足時原位釋放氫氣。這種創新設計有效解決了固-液-氣三相界面的氫轉移問題。
為了驗證催化劑的效果，研究者們首先在不同氫氣壓力下進行了PE的氫解實驗，實驗結果表明SBA-15的引入可以提高聚烯烴氫解活性。Ru/SBA催化劑的最佳活性點向低氫氣壓力轉移，有助于打破催化活性和氫氣壓力之間的標度關系。
此外，在常規實驗條件下（2MPa H2），Ru/SBA催化劑對PE的氫解性能是Ru/SiO2催化劑的4倍，且Ru/SBA催化劑的氫解產物以高值汽油和柴油為主。
這項研究強調了活性氫的關鍵作用，為氫解催化劑的設計提供了理論指導。
文獻名稱：Hydrogen Bubbles: Harmonizing Local Hydrogen Transfer for Efficient Plastic Hydro-Depolymerization
DOI: 10.1021/acsnano.4c02062
Sensors and Actuators B: Chemical
基于疏水SBA-15封裝的稀土摻雜SnO2納米纖維耐濕氫傳感器
空氣濕度是降低金屬氧化物半導體 (MOS) 氣體傳感器性能和長期穩定性的主要因素。
期刊Sensors and Actuators B: Chemical提出了在傳統靜電紡絲技術制備的SnO2納米纖維上構建保護層的性能提升策略。在SnO2納米纖維中摻雜稀土離子以提高傳感器對氫氣檢測的靈敏度，并以介孔SBA-15分子篩作為保護層以降低環境濕度對活性材料的影響。
具體而言，選擇Er3+和Tb3+離子摻雜SnO2納米纖維，涂覆介孔二氧化硅分子篩（SBA-15）來進行耐濕氫檢測。在該設計中，疏水性SBA-15篩層有效地阻擋了水分子而不影響氫擴散，而稀土摻雜劑大大提高了傳感器的響應度并降低了傳感器的工作溫度，因此，Er-SnO/SBA-15和Tb-SnO/SBA-15傳感器的最大響應值分別為27.71和33.68（在280℃下對10ppm氫氣，分別是裸SnO傳感器的4.67和5.67倍），響應/恢復時間短（<1.0s/<1.0s)，以及氫氣檢測下限 (200 ppb) 和良好的氣體選擇性。
在SBA-15篩層的保護下，當濕度從25%RH增加到85%RH時，傳感器的響應保持率顯著提高（Er摻雜，從38.8%增加到60.0%；Tb摻雜，形式25.6–57.8%）。
此外，進一步分析響應增強機制表明，SBA-15涂層通過其自身的氫物理吸附能力和煅燒過程中誘導的氧空位貢獻了約1/3的響應增強。
文獻名稱：Humidity-resistant hydrogen sensors based on rare-earth-doped tin dioxide nanofibers with hydrophobic mesoporous silica sieve encapsulationDOI: 10.1016/j.snb.2024.135770
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