第一作者：Yaru Zhang

通讯作者：Xiaofeng Yang, Yanqiang Huang

通讯单位：Dalian Institute of Chemical Physics

研究内容： 

强金属-载体相互作用 (SMSI) 在负载型金属催化剂的催化性能中起着至关重要的作用。研究人员假设，在预处理过程中，载体会迁移到预先存在的金属纳米颗粒上。在目前的工作中，在 Ru/TiO₂ 催化剂上评估了通过共还原氧化物界面产生 SMSI 的独特机制。通过提高 Ru/TiO₂ 催化剂上的煅烧温度，可以很容易地增加 Ru_xTi_1-xO₂ 氧化物界面相的形成，而在随后的氧化物界面相还原过程中，增加了金属 Ru 纳米颗粒上 TiOx 覆盖层的包封。相比之下，由传统机制产生的 SMSI 在低温下煅烧的 RuO₂/TiO₂ 相上受到高度抑制。由于在 Ru/TiO₂ 催化剂上这种改进的 SMSI，该催化剂在 CO₂ 甲烷化中表现出增强的活性，具有 100% 的 CH₄ 选择性。研究结果提出了一种通过共还原机制促进 SMSI 产生的方法，并提供了一种调节负载型金属催化剂催化性能的替代途径。

要点一：

本文对 Ru/TiO₂ 催化剂的演变进行了全面评估，以通过改变煅烧温度来解决 SMSIs 的形成。高温煅烧有利于在 Ru_xTi_1-xO₂ 界面中形成广泛的 Ru-O-Ti 键合，这促进了在 H2 还原时 Ru 和 Ti 的共还原。TiO₂ 物种的轻松减少进一步导致迁移的 TiO_x 覆盖层的增强。与经典的迁移机制相比，通过共还原机制可以更容易地获得 SMSIs。

要点二：

形成的 Ru/TiO_x 界面不仅有利于 CO2 的解离，而且有利于 CO 中间体的加氢以生产 CH4。因此，Ru/TiO_x 界面促进了 CO2 甲烷化的增强活性。目前的工作揭示了对 SMSI 生成机制的新理解以及通过 SMSIs 调整催化性能的有效方法

图 1. Ru/TiO₂-xAir 催化剂的结构演变。(a) 金红石 TiO₂、Ru/TiO₂ 干燥和 Ru/TiO₂-xAir 催化剂的拉曼光谱。(b) Ru箔、RuO₂和Ru/TiO₂-xAir催化剂的Ru K边的k3加权扩展X射线吸收精细结构光谱的傅里叶变换。(c) 焙烧温度在 200 至 500 ℃ 之间变化时，Ru/TiO₂-xAir 催化剂的结构演变示意图。

图 2. Ru/TiO₂-xAir 催化剂在 450 ℃ 还原后的结构鉴定（Ru/TiO₂-xAir-R 样品）。(a) Ru箔、RuO₂和Ru/TiO₂-xAir-R催化剂在Ru K边的归一化X射线吸收近边结构光谱。(b) Ru/TiO₂-xAir-R 催化剂的高分辨率透射电子显微镜图像。(c) 在 Ru/TiO₂-xAir-R 催化剂上，在室温 (25 ℃) 下用氦气吸附和抽空 CO 后获得的 CO 的漫反射红外傅里叶变换光谱。

图 3. (a) Ru/TiO₂-xAir 催化剂以及 TiO₂ 载体的 H₂ 程序升温还原曲线。(b) SMSI 形成的经典载体迁移机制，如 Ru/TiO2-200Air 样品的情况。(c) 提出的用于容易形成 SMSI 的 Ru-O-Ti 共还原机制，如 Ru/TiO₂-xAir（x = 300、400 或 500 ℃）样品的情况。

参考文献

Yaru Zhang, Wenjie Yan, Haifeng Qi, Xiong Su, Yang Su, Xiaoyan Liu, Lin Li, Xiaofeng Yang, Yanqiang Huang, and Tao Zhang. Strong Metal−Support Interaction of Ru on TiO2 Derived from the Co-Reduction Mechanism of RuxTi1−xO2 Interphase.  ACS Catal. 2022, 12, 1697−1705