化物所包信和/傅强JACS: CO选择性达99%!通过反应诱导的SMSI转换CO2加氢选择性

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强金属-载体相互作用(SMSI)是指载体衍生物质在金属纳米颗粒(NPs)表面上的迁移,形成超薄封装覆盖层。而经典的强金属-载体相互作用(SMSI)已被广泛研究以阐明负载型金属催化剂的结构-性能关系。

近日,中科院大连化物所包信和傅强等通过在250°C的低温下CO2加氢气体中构建出具有SMSI态的Ru-MoO3催化剂,该催化剂有利于CO2选择性加氢生成CO。
研究人员将Ru与易于还原的MoO3结合,形成活性钼氧化物,随后在250 °C进行CO2加氢反应时诱导形成有缺陷的MoO3-x覆盖层,并最终产生具有高结构稳定性的Ru@MoO3-x封装结构。因此,催化反应从暴露的表面Ru位点上的产CH4转变为由MoO3-x层中的氧空位催化的逆水煤气变换(RWGS)反应,具有SMSI的Ru-Mo-Ox催化剂对RWGS具有高活性和稳定性,以及99.0%的CO选择性。
此外,循环反应-氧化处理(通过O2处理去除封装氧化层)实现了CO2还原为CO(选择性99.0%)和CH4(选择性100%)之间的转换;由CO2-H2(20:1)反应气体诱导的吸附质介导的SMSI结构能够动态调节CO2还原选择性(即金属颗粒大小的变化以及它们的化学状态引起CO2还原选择性的调节)。研究结果表明,可以正确构建氧化物衍生的封装覆盖层,以有效地定制催化反应,呈现出高活性、选择性和稳定性。
Overturning CO2 Hydrogenation Selectivity with High Activity via Reaction-Induced Strong Metal-Support Interactions. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.1c12603


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