分會

第二十分會：固體表界面化學(xué)與多相催化

摘要

理解催化劑的構(gòu)效關(guān)系對于合理設(shè)計高效催化體系至關(guān)重要。通過深入研究結(jié)構(gòu)明確、組成均勻、形貌單一的模型催化劑，將能夠在原子量級水平認(rèn)識催化劑表面物理化學(xué)過程，為設(shè)計新型、高效催化劑提供依據(jù)。然而，部分催化劑在反應(yīng)條件下可能由于表面原子排布的改變、表面與內(nèi)層原子遷移率的差異等原因發(fā)生金屬偏析、局部配位環(huán)境變化及相分離等結(jié)構(gòu)演變，從而為準(zhǔn)確理解催化劑的構(gòu)效關(guān)系帶來巨大挑戰(zhàn)。近年來，原位表征新技術(shù)的發(fā)展，特別是針對表界面活性位、反應(yīng)物種、表面動態(tài)結(jié)構(gòu)的譜學(xué)分辨表征技術(shù)的發(fā)展，為原位跟蹤催化劑動態(tài)結(jié)構(gòu)演變提供了可能。 我們結(jié)合多種原位表征技術(shù)，在CO2加氫反應(yīng)過程中觀察到六方相氧化銦h-In2O3轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎较嘌趸焎-In2O3的晶相轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。原位XRD表征結(jié)果表明：還原-氧化過程是發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變的重要因素；即h-In2O3首先被還原成低價銦，隨后被CO2氧化為c-In2O3。理論計算結(jié)合譜學(xué)原位表征分析表明： c-In2O3表面比h-In2O3更易形成氧空位（活性位）；催化劑表面氧空位數(shù)量更多、對CO2吸附作用更強，因而在二氧化碳加氫反應(yīng)中具有更高的活性[1,2]。此外，我們研究了CO2加氫制甲醇條件下ZnAl2O4尖晶石催化劑的表面重構(gòu)過程。研究結(jié)果表明：反應(yīng)氣氛誘導(dǎo)ZnAl2O4表面發(fā)生重構(gòu)形成無定形ZnO，促進(jìn)了H2的活化、加快了甲醇的生成速率，從而提高了產(chǎn)物中甲醇的選擇性[3]。這些結(jié)果為理解催化劑的表面結(jié)構(gòu)、活性位點結(jié)構(gòu)及構(gòu)效關(guān)系提供了新的見解和思考。

關(guān)鍵詞

原位表征;氧化物催化劑;CO2加氫;結(jié)構(gòu)演變

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