末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

今日重磅！譚理&劉智攀Nature Catalysis：?jiǎn)卧哟呋?/h1>
? 頂刊 ? 閱讀 129

本文報(bào)道了一種具有孤立活性Cu位點(diǎn)的Cu基催化劑，用于CO2加氫制甲醇。

成果介紹
Cu基催化劑在CO2加氫制甲醇上顯示出優(yōu)異的活性與穩(wěn)定性，逐漸受到了研究者的關(guān)注。然而，由于這些催化劑存在復(fù)雜性質(zhì)，使得對(duì)其結(jié)構(gòu)-活性性質(zhì)的解釋變得困難。
福州大學(xué)譚理、復(fù)旦大學(xué)劉智攀等人報(bào)道了一種具有孤立活性Cu位點(diǎn)的Cu基催化劑，用于CO2加氫制甲醇。結(jié)果表明，含Cu1-O3單元的單原子Cu-Zr催化劑在180°C左右即可單一合成甲醇合成，而具有Cu-Cu結(jié)構(gòu)模式的Cu團(tuán)簇或納米顆粒則傾向于合成CO副產(chǎn)物。此外，在催化過(guò)程中觀察到具有準(zhǔn)平面結(jié)構(gòu)的Cu1-O3單元將逐漸遷移到催化劑表面，促進(jìn)了CO2的加氫過(guò)程。因此，本文發(fā)現(xiàn)的高活性、孤立的Cu位點(diǎn)以及可區(qū)分的結(jié)構(gòu)模式擴(kuò)展了單原子催化劑在熱催化CO2加氫中的應(yīng)用范圍，并可指導(dǎo)了未來(lái)高性能Cu基催化劑的設(shè)計(jì)，以滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。
相關(guān)工作以The role of Cu1–O3 species in single-atom Cu/ZrO2 catalyst for CO2 hydrogenation為題在Nature Catalysis上發(fā)表論文。
采用改進(jìn)的共沉淀法和浸漬法制備了一系列不同Cu含量(1~15 wt%)的Cu/ZrO2催化劑。不同Cu含量(x wt%)的Cu基非晶/單斜ZrO2分別命名為CAZ-x和CMZ-x。
采用HAADF-STEM和XAS對(duì)Cu/a-ZrO2催化劑在原子尺度上的超細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。CAZ-1樣品由不含Cu納米粒子的a-ZrO2組成，同時(shí)，CAZ-1催化劑中存在高度分散的Cu位點(diǎn)。當(dāng)Cu負(fù)載量達(dá)到15 wt%時(shí)，ZrO2基體上的Cu仍然保持高度分散。EXAFS譜圖顯示，CAZ-1和CAZ-15在1.92 ?處僅檢測(cè)到一個(gè)對(duì)應(yīng)于Cu-O散射第一配位殼層峰。這為CAZ-1和CAZ-15中的Cu位點(diǎn)的原子分散提供了證據(jù)。相比之下，在CMZ-15催化劑中，通過(guò)TEM圖像和相應(yīng)的元素映射也觀察到CuO顆粒發(fā)生高度團(tuán)聚，且具有明顯的Cu-O、Cu–(O)–Cu配位峰。綜上所述，CAZ-x (x=1~15 wt%)系列催化劑和CMZ-15樣品中Cu分別以單原子和大的CuO顆粒的形式存在。
研究了Cu/ZrO2催化劑在180℃、3 MPa、CO2/H2混合氣體條件下對(duì)CO2加氫制CH3OH的催化性能。其中，CAZ-1催化劑的產(chǎn)物只檢測(cè)到CH3OH，沒(méi)有副產(chǎn)物，該催化劑的TOF值高達(dá)1.37 h-1。隨著CAZ-x催化劑中Cu含量逐漸增加，CAZ-4催化劑開始產(chǎn)生CO，這表明在反應(yīng)過(guò)程中，這些高Cu負(fù)載的催化劑形成了額外的活性位點(diǎn)。結(jié)果表明，CAZ-x催化劑(＞4 wt% )上形成的Cu團(tuán)簇或小納米顆粒在加速RWGS反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用，因?yàn)樵诤写蠼饘貱u顆粒的CAZ-1-r、CMZ-15和CS-15催化劑上沒(méi)有觀察到活性。這些催化劑在低負(fù)載范圍內(nèi)(＜2 wt% )表現(xiàn)出優(yōu)異的本征活性。
假設(shè)孤立的Cu1-O3位點(diǎn)可能有利于CO2轉(zhuǎn)化為CH3OH。由于在廢CAZ-1中未檢測(cè)到Cu顆粒，似乎Cu/ZrO2中孤立的Cu1-O3活性位點(diǎn)是穩(wěn)定的。然而，HRTEM檢測(cè)到CAZ-15-U中存在局部Cu粒子，即在催化過(guò)程中，部分Cu物種發(fā)生聚合和還原，與XRD分析結(jié)果一致。
采用飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜(TOF-SIMS)來(lái)分析檢測(cè)催化劑的表面元素。圖5對(duì)比了新鮮和使用過(guò)的催化劑，其中，在圖5b中檢測(cè)到更多的亮紅色斑點(diǎn)，說(shuō)明CAZ-1-U表面出現(xiàn)了更多的Cu物種。對(duì)Cu表面的半定量分析(圖5c)也表明，CAZ-1-U的表面含有更多的Cu物種，說(shuō)明這些Cu物種在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)遷移到表面。
基于上述結(jié)果，可以建立CAZ-x系列催化劑上CO2加氫反應(yīng)模型，如圖8所示。當(dāng)Cu以單原子形式分散時(shí)，且ZrO2表面有均勻的Cu1-O3催化中心時(shí)，CO2以100%的選擇性轉(zhuǎn)化為甲醇。當(dāng)Cu以團(tuán)簇或小納米粒子的形式存在時(shí)，CO2只能產(chǎn)生CO副產(chǎn)物。當(dāng)Cu物種以較大的顆粒的形式存在時(shí)，由于CO2很難被活化，這類催化劑幾乎沒(méi)有催化活性。在典型的催化條件下，單原子Cu中的Cu1-O3位點(diǎn)和Cu團(tuán)簇/小納米粒子的組合有助于CO2加氫合成甲醇和CO，而較大的Cu顆粒不是CO2加氫的活性位點(diǎn)。
文獻(xiàn)信息
The role of Cu1–O3 species in single-atom Cu/ZrO2 catalyst for CO2 hydrogenation，Nature Catalysis，2022.
https://www.nature.com/articles/s41929-022-00840-0

原創(chuàng)文章，作者：華算老司機(jī)，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2022/09/16/ce4b681edd/

贊 (0)

相關(guān)推薦

主站蜘蛛池模板： 河南省| 武强县| 陇川县| 南投市| 恩施市| 金平| 阳信县| 闽清县| 潼南县| 广河县| 体育| 天峻县| 奉贤区| 仪陇县| 宿松县| 清水河县| 武城县| 沈丘县| 芮城县| 东宁县| 葫芦岛市| 台山市| 三穗县| 贡嘎县| 鹤山市| 建德市| 阳信县| 桃园县| 永福县| 宜兰县| 文成县| 新竹市| 连州市| 丽水市| 昆明市| 赣榆县| 留坝县| 平谷区| 监利县| 双峰县| 枣强县|