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卫敏杨宇森马丁邢献然JACS:高稳定性PtCeO2

发布时间:2024-05-02 23:41:10 来源:贝博平台下载链接 作者:贝博官网ballbet

  强金属-载体相互作用(SMSI)由于其在稳定活性金属和调节催化性能方面的重要意义,在多相催化中得到了广泛的研究,但其起源尚未完全揭示。

  要点1. 作者选择Pt/CeO 2 作为模型催化剂,系统地研究了几何结构与电子结构之间的内在关系。在具有两个不同暴露晶面(CeO 2 (110)和CeO 2 (100))的CeO 2 上制备了负载的超细Pt团簇(~1.6 nm),在水煤气变换反应(WGSR)中评估了其催化性能。

  要点2. 畸变校正的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(AC HAADF STEM)、基于同步辐射的X射线衍射(SR-XRD)和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)表明,在Pt/CeO 2 (110)系统的金属-支撑界面处发现了独特的部分嵌入结构,其中Pt原子在3-4原子层内进入CeO 2 (110)的晶格。然而,在CeO 2 (100)载体中不存在这种现象。

  要点3. 这种几何结构在Pt/CeO 2 (110)中诱导了显著的电荷转移,导致Pt的电子密度降低,并形成Pt δ+ -O v -Ce 3+ 界面位点。实验研究和理论计算全面研究表明,Pt δ+ -O v -Ce 3+ 位点是优化CO化学吸附和促进H 2 O离解的内在活性中心,这是Pt/CeO 2 (110)非凡催化性能的原因。Pt/CeO 2 (110)在250°C下,反应速率为15.76 mol CO g Pt -1 h -1 ,周转频率值为2.19 s -1 。此外,Pt/CeO 2 (110)催化剂在120小时的运行测试中表现出显著的耐久性,远远优于Pt/CeO(100),这证明了这种包埋结构在提高催化剂稳定性方面的优势。此外,这种机械嵌入配置对确保金属团簇的稳定性和催化剂的使用寿命起着至关重要的作用。研究发现,不同的晶面对嵌入策略有很大影响:与CeO 2 (100)面相比,缺陷密度更高的CeO 2 (110)更有利于金属相的嵌入,这为合理设计稳定性大大提高的负载型金属催化剂铺平了道路。

  图1.(a-c,e-g)二氧化铈纳米棒(110)面、二氧化铈纳米立方体(100)面上的Pt簇的高分辨率AC HAADF STEM以及侧视图中的(d,h,l)相应结构模型。


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