室温催化氧化是利用贵金属纳米催化剂表面的活性氧 (ROS)将甲醛 (HCHO) 转化为无害 CO 2的有效方法。然而，贵金属的高成本阻碍了室内 HCHO 净化的广泛应用。此外，HCHO 相对于常规过渡金属氧化物的室温催化转化受到它们产生 ROS 的能力有限的限制。

由中国科学院地球环境研究所黄宇教授领导的一项研究为使用与贵金属相似的过渡金属纳米催化剂净化室内 HCHO 提供了新见解。

研究人员此前曾报道过封装在掺氮碳中的 Co 纳米颗粒在室温下具有 85% 的 HCHO 去除效率。然而，Co颗粒对HCHO氧化的尺寸效应、Co核与碳层之间的相互作用及其对NO 2吸附和活化的促进作用尚不清楚。

在这项研究中，他们制备了一系列 N 掺杂的碳包裹金属 Co (Co@NC-x) 纳米催化剂，以探索 Co 粒径对 HCHO 氧化的影响。

在 Co@NC-0.25 中形成了小尺寸且高度分散的 Co 纳米粒子，其 HCHO 去除效率高于 90% 并具有最高的比催化活性，这意味着限制在碳中的 Co 粒子的尺寸对其至关重要。反应性。

最佳的 Co 粒径赋予电子从金属核到外碳表面的有效转移，从而导致增强的氧活化。密度泛函理论计算表明，从金属 Co 核到碳层发生了明显的电荷转移。

此外，OO 键的长度被拉长。这些结果表明，特殊的 Co@NC 结构可以提供富含电子的碳表面，促进NO 2活化和 HCHO 转化。

Co纳米颗粒的优化尺寸和特殊的金属@NC结构赋予了活性物质的最佳利用和有效的氧活化。