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
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。
北京大学
2021-04-11