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重新审视 CO2 加氢对 Ni 的结构敏感性
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2023-09-07 , DOI: 10.1021/jacs.3c04284
Jérôme F M Simons 1 , Ton J de Heer 1 , Rim C J van de Poll 1 , Valery Muravev 1 , Nikolay Kosinov 1 , Emiel J M Hensen 1
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尽管金属纳米粒子催化CO 2催化加氢生成CO和碳氢化合物已有大量研究,但活性位点的性质和反应机理仍未得到解决。这阻碍了与能量存储相关的有效催化剂的开发。通过研究一组二氧化硅负载的Ni纳米颗粒催化剂(2-12 nm)上CO 2加氢的结构敏感性,我们发现负责将CO 2转化为CO的活性位点与后续加氢的活性位点不同。 CO转化为CH 4。虽然前一个反应步骤对纳米颗粒尺寸的依赖性较弱,但后者对结构非常敏感,小于 5 nm 的颗粒会失去甲烷化活性。原位X射线衍射和X射线吸收光谱结果表明,不存在显着的氧化或重组,而这可能是观察到的CO 2氢化速率差异的原因。相反,小纳米粒子上甲烷化活性的降低和相关的较高的 CO 选择性与 CO 解离活跃的阶梯边缘的可用性较低有关。Operando红外光谱与(同位素)瞬态实验相结合,揭示了CO 2加氢过程中Ni表面表面物种的动态,并证明CO 2直接解离为CO,随后强键合的羰基转化为CH 4。这些发现为备受争议的CO 2加氢反应的结构敏感性提供了重要的见解,并且是高活性和选择性催化剂的知识驱动设计的关键。



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更新日期:2023-09-07
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