Fe-Doped Porous Co₃O₄ Nanosheets with Highly Effcient Catalytic Performance for Soot Oxidation

采用一步MgO介导法在室温下合成了一系列Co_xFe_1-x -PNS材料，并将其用作碳烟氧化催化剂。在所有制备的催化剂样品中，多孔的Co_0.8Fe_0.2-PNS纳米片在松散和紧密接触模式下对碳烟氧化的催化性能最高。二维纳米片为催化剂和碳烟的接触提供了更大的外表面积，多孔结构有利于反应物气体的吸附和扩散。发现Fe成功掺杂在Co₃O₄的晶格中，并通过一系列表征和DFT计算研究了Fe掺杂提高本征活性的机理。结果表明，Fe掺杂更容易形成氧空位并吸附气态O₂，有效提高了碳烟氧化催化活性。因此，我们认为，清晰的多孔纳米片形貌与 Fe 掺杂引起的特性之间的协同作用可产生更好的催化活性。这项研究还为设计二维过渡金属氧化物纳米片作为烟灰氧化催化剂提供了见解。