Page 143 - 《精细化工》2022年第7期

第 7 期 张立涛，等: 限域单原子催化剂制备及其催化湿式氧化性能 ·1429·

围遍布 Ni 单原子金属。这部分过渡金属单原子嵌入 的 Ru 纳米粒子平均粒径约为 25.38 nm。由图 3a 和
碳纳米管管壁中将改变碳纳米管载体的表面电荷性 b 可见，Ru 纳米粒子在 AC 表面分布均匀，而在 Ni-
质。 NCNT/AC 表面分布不均，且粒径集中率相对较低，

说明 Ni-NCNT/AC 负载的 Ru 分散度相对直接 AC
负载的 Ru 较差。
对 Ru@Ni-NCNT/AC 上的纳米管结构没有明显金
属纳米粒子的不同部位进行 EDS 测试，结果见图 4。
由图 4 可见，纳米管结构主要是由 C、N、Ni
元素组成，而 Ru 元素的摩尔分数在这两个位置都
十分微弱，且不同位置的 EDS 扫描结果不同，说明
所得的 Ni-NCNT 结构的组分分布并不均匀，这可能

图 2 Ru@Ni-NCNT/AC 的表面 HAADF-STEM 图 与焙烧过程的温度以及物料不均有关。同时，较高
Fig. 2 Surface HAADF-STEM images of Ru@Ni-NCNT/AC 的 N 摩尔分数对应了较高的 Ni 摩尔分数，说明 N

图 3 为 Ru@AC 和 Ru@Ni-NCNT/AC 表面的 对 Ni 的限域起到了十分重要的作用。这与许多文献
TEM 图和 Ru 纳米粒子的粒径分布。 中报道的 N 是单原子限域的主要贡献原子一致 [16] 。此
外，Ru 的理论负载量是 AC 质量的 2.5%，实际量与
理论量接近。

a—位置 1；b—位置 2

图 4 Ru@Ni-NCNT/AC 的 EDS 结果
Fig. 4 EDS results of Ru@Ni-NCNT/AC

2.2 XPS 分析
图 5 为 Ru@Ni-NCNT/AC 的 N 1s XPS 谱图，
其主要氮种类的摩尔分数见表 1。

如图 5 和表 1 所示，催化剂中 N 元素主要有吡
图 3 Ru@AC（a）和 Ru@Ni-NCNT/AC（b）表面的 TEM
图及其对应的 Ru 纳米粒子的粒径分布（c、d） 啶—N、吡咯—N、石墨—N 和 O—N 4 种价态形式，
Fig. 3 TEM images of Ru@AC (a) and Ru@Ni-NCNT/AC 摩尔分数分别为 47.93%、18.93%、27.96%和 5.18%。
(b) and their corresponding particle size distribution of N 元素主要用于碳纳米管生长过程中的 N 掺杂，N
Ru nanoparticles (c, d)
的掺入可很好地改善碳纳米管的物理化学性质，石
由图 3c、d 可见，Ru@AC 表面的 Ru 纳米粒子 墨—N 可以提高碳纳米管的导电性质，吡啶—N 和吡
平均粒径约为 6.26 nm，而 Ru@Ni-NCNT/AC 表面 咯—N 则由于具有孤对电子存在可以作为技术限域