在氧化鈰負載釕納米催化劑用于二氧化碳加氫反應的結構敏感性
首先制備了 CeO2 納米線負載的 Ru 基單原子、納米團簇(約 1.2 nm )和納米顆粒(約 4.0 nm ),并用于催化常壓 CO2 加氫反應。研究發現三種催化劑都表現出 98-100% 的甲烷選擇性,但納米團簇的反應活性高于單原子并遠高于納米顆粒。通過原位表征結合第一性原理計算,發現該催化劑上的 CO2 加氫反應經歷 CO 中間體(即 CO 路徑),其活性位點為 Ru-CeO2 界面處的 Ce3+-OH 位點和 Ru 位點,分別負責 CO2 解離和羰基中間體活化。從單原子到納米團簇和納米顆粒, SMSI 逐漸減弱,促進了吸附在 Ru 位點上羰基中間體的活化;氫溢流效應逐漸增強,不利于表面 H2O 分子的脫附。 SMSI 和氫溢流效應在納米團簇上達到平衡,使催化劑在該粒徑尺度下表現出最好的常壓 CO2 加氫活性。
北京大學
2021-04-11