迄今为止,关于SMSI形成机制包括界面合金化和表面迁移两个载体物种动态扩散途径。本工作中,研究人员通过分床层的方式将ZnO颗粒与纳米Cu颗粒分隔开,在微型反应管中构建了ZnO||Cu/Al2O3催化体系。研究发现,经450℃和CO2加氢气氛(0.5% CO2/H2)处理后,在Cu纳米颗粒表面上可以形成Zn氧化物(ZnOx)包裹层即Cu@ZnOx结构,在250℃和3MPa条件下甲醇的时空收率达到47.9mmol/gcat/h。表界面谱学和显微学表征证明,ZnO表面在含H2气氛中还原蒸发出Zn物种,通过气相迁移并沉积锚定到Cu表面上,进一步通过气氛中CO2的作用转变并形成ZnOx表面包裹层。在CO2加氢气氛下,通过这一气相迁移途径形成的Cu@ZnOx结构是自限制的,提高了ZnOx-Cu界面位点密度并增强Cu/Al2O3的催化合成甲醇活性。该工作证明了ZnO上Zn物种可以通过气相迁移途径实现Cu与ZnO之间的SMSI效应,揭示了一种构建氧化物-金属界面活性位点以及SMSI状态的新途径。
相关研究成果以“Enhanced Methanol Synthesis over Self-Limited ZnOx Overlayers on Cu Nanoparticles Formed via Gas-Phase Migration Route”为题,于近日发表在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)上。该成果的第一作者是我所502组博士研究生宋通源。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院碳中和光子科学中心等项目的资助。(文/图 宋通源)
文章链接:https://doi.org/10.1002/anie.202316888
文章来源:大连化物所
傅强,中国科学院大连化学物理研究所研究员。1996年和2000年在北京理工大学分别获得学士和博士学位;2000年到2006年先后在德国马普学会金属研究所(Max Planck Institute for Metal Research)和Fritz Haber研究所(Fritz Haber Institute of the Max Planck Society)做博士后研究;2006年受聘到中国科学院大连化学物理研究所工作,2008年获中国科学院"百人计划"择优支持终期评估获优秀。现为催化基础国家重点实验室研究员,博士生导师,大连洁净能源国家实验室仿生能源材料与系统研究组组长。1999年获首届中国科学院奖学金;2000年获德国马普奖学金;2008年获首届中科院沈阳分院优秀青年学者奖;2011年获辽宁青年科技奖;2012年获得国家自然科学基金委优秀青年基金资助。