在氧化铈负载钌纳米催化剂用于二氧化碳加氢反应的结构敏感性

化学化工

首先制备了 CeO₂ 纳米线负载的 Ru 基单原子、纳米团簇（约 1.2 nm ）和纳米颗粒（约 4.0 nm ），并用于催化常压 CO₂ 加氢反应。研究发现三种催化剂都表现出 98-100% 的甲烷选择性，但纳米团簇的反应活性高于单原子并远高于纳米颗粒。通过原位表征结合第一性原理计算，发现该催化剂上的 CO₂ 加氢反应经历 CO 中间体（即 CO 路径），其活性位点为 Ru-CeO₂ 界面处的 Ce³⁺-OH 位点和 Ru 位点，分别负责 CO₂ 解离和羰基中间体活化。从单原子到纳米团簇和纳米颗粒， SMSI 逐渐减弱，促进了吸附在 Ru 位点上羰基中间体的活化；氢溢流效应逐渐增强，不利于表面 H₂O 分子的脱附。 SMSI 和氢溢流效应在纳米团簇上达到平衡，使催化剂在该粒径尺度下表现出最好的常压 CO₂ 加氢活性。

未应用