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强强联合丨包信和院士&傅强研究院,重磅JACS!
来源: 时间:2024-03-01 11:13:31 浏览:1541次

第一作者:Jianyang Wang

通讯作者:包信和院士、傅强研究员

通讯单位:中国科学院大连化学物理研究所

DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c13355.



研究背景



密闭(confinement)被认为是调节催化、能量和生物化学性质的重要策略。其中,封闭催化在许多反应中得到应用,当原子、分子和团簇被限制在小空间中时,它们的基本物理和化学性质会发生变化,往往带来新的化学性质和增强的性能。封闭效应可以直观地用空间因子来解释,即纳米空腔对客体表现出几何约束。纳米腔壁与客体之间存在电子相互作用或界面键合,可调节其原子和电子结构,并产生亚稳态结构,具有增强的反应活性。封闭的纳米空间通常会对其内腔的化学反应产生明显的限制效应,而开放的纳米空间是否会产生这种效应还面临着问题。基于此,大连化学物理研究所包信和院士和傅强研究员等人报道了二氧化钛(TiO2)的开放表面为氧化铟(In2O3)创造了一个受限的环境,使得In2O3-TiO2催化剂在逆水气转换(RWGS)反应中的界面约束效应。



文章要点



1、非原位和原位表征证实,反应诱导的In2O3催化剂从自由纳米颗粒到覆盖在TiO2宿主表面的纳米层的分散。界面嵌套的亚稳态Inx纳米层有利于表面氧空位的形成和CO2的吸附,而形成的In-O-Ti键抑制了嵌套In2O3向In0的过度还原,从而稳定了In2O3的配位不饱和位点(CUSs),提高了催化性能。

2、循环还原氧化处理可实现In2O3的分散和聚集,其中In0是In2O3动态演化的中间体,TiO2表面羟基(OH)是分散In2O3的锚定位点。该发现很好地证明了氧化物/氧化物催化体系中的界面约束效应,并促进了负载型金属氧化物催化剂结构-性能关系的进一步研究。



图文展示



1. In2O3-TiO2CO2加氢反应过程中的结构演变和催化性能

图2.负载在TiO2上的InOx纳米层的结构表征

3. TiO2表面约束InOx纳米层的化学性质

图4. In2O3在TiO2上分散的机理和可逆振荡

图5.反应过程中2 wt%In2O3氧化物的表面结构和催化性能的变化

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全部 3小时前 四川
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