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Effects of oxide platforms on the dynamics and reduction characteristics of hydrogen spillover
Physical Chemistry Chemical Physics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2024-11-05 , DOI: 10.1039/d4cp03093a Kazuki Shun, Akihito Fujimoto, Kohsuke Mori, Hiromi Yamashita
Physical Chemistry Chemical Physics ( IF 2.9 ) Pub Date : 2024-11-05 , DOI: 10.1039/d4cp03093a Kazuki Shun, Akihito Fujimoto, Kohsuke Mori, Hiromi Yamashita
The characteristics of hydrogen spillover on various metal oxides, involving the concurrent diffusion of protons (H+) and electrons (e−), were systematically studied by combining in situ analytical techniques with kinetic analyses. H2-temperature programmed reduction and in situ X-ray absorption fine structure data showed that hydrogen spillover from Pt onto TiO2 and WO3 greatly decreased the temperatures at which Zn2+ ions deposited on these remote metal oxides were reduced. In contrast, hydrogen spillover on MgO and CeO2 did not significantly affect the reduction of remote Zn2+. Mechanisms explaining the effects of spilled hydrogen on reduction for each oxide substrate were proposed based on the dynamic behaviors of H+ and e− as ascertained by means of in situ spectroscopic characterizations and kinetic analyses. The results of this work indicate that e− diffusion rather than H+ diffusion promotes the reduction of deposited metal ions and that interparticle hydrogen spillover can be facilitated over TiO2 and WO3 as a consequence of the interfacial diffusion of H+ and e− pairs. These findings provide an improved understanding of the hydrogen spillover phenomenon.
中文翻译:
氧化物平台对氢溢出动力学和还原特性的影响
通过将原位分析技术与动力学分析相结合,系统研究了氢溢出在各种金属氧化物上的特性,包括质子 (H+) 和电子 (e--) 的同步扩散。H2 温度程序还原和原位 X 射线吸收精细结构数据表明,氢从 Pt 溢出到 TiO2 和 WO3 上大大降低了沉积在这些远程金属氧化物上的 Zn2+ 离子降低的温度。相比之下,氢溢出对 MgO 和 CeO2 没有显着影响远程 Zn2+ 的还原。根据通过原位光谱表征和动力学分析确定的 H+ 和 e-的动力学行为,提出了解释溢出氢对每种氧化物衬底还原影响的机制。这项工作的结果表明,e− 扩散而不是 H+ 扩散促进了沉积金属离子的还原,并且由于 H+ 和 e− 对的界面扩散,可以促进 TiO2 和 WO3 上的粒子间氢溢出。这些发现为更好地了解氢溢出现象提供了更好的理解。
更新日期:2024-11-08
中文翻译:
氧化物平台对氢溢出动力学和还原特性的影响
通过将原位分析技术与动力学分析相结合,系统研究了氢溢出在各种金属氧化物上的特性,包括质子 (H+) 和电子 (e--) 的同步扩散。H2 温度程序还原和原位 X 射线吸收精细结构数据表明,氢从 Pt 溢出到 TiO2 和 WO3 上大大降低了沉积在这些远程金属氧化物上的 Zn2+ 离子降低的温度。相比之下,氢溢出对 MgO 和 CeO2 没有显着影响远程 Zn2+ 的还原。根据通过原位光谱表征和动力学分析确定的 H+ 和 e-的动力学行为,提出了解释溢出氢对每种氧化物衬底还原影响的机制。这项工作的结果表明,e− 扩散而不是 H+ 扩散促进了沉积金属离子的还原,并且由于 H+ 和 e− 对的界面扩散,可以促进 TiO2 和 WO3 上的粒子间氢溢出。这些发现为更好地了解氢溢出现象提供了更好的理解。