程序升温名词解释分析化学，程序升温的名词解释？

投稿用户 • 2022年12月30日 pm6:45 • IT资讯 • 阅读 507

喜欢就关注我们吧，订阅更多最新消息

第一作者：Didi Li, Fang Xu, Xuan Tang, Sheng Dai

通讯作者：朱明辉，徐至，Israel E. Wachs

通讯单位：华东理工大学，里海大学

论文DOI：https://doi.org/10.1038/s41929-021-00729-4

全文速览

多相催化剂的表面结构与其催化性能密切相关。目前对结构改性的研究主要集中在改进催化剂合成方面的细节。在这里，作者揭示了一种诱导活化策略，通过在活化阶段控制还原剂的组成来控制催化剂表面重建过程。在 300°C、大气压条件下，将商业 Cu/ZnO/Al2O3催化剂暴露于 H2/H2O/CH3OH/N2混合气体中，作者发现通过吸附质诱导的强金属-载体相互作用，可以加速 ZnOx 物质迁移到金属 Cu0 纳米颗粒表面。这种形貌演变将长期稳定性提高了三倍，并形成更丰富的 Cu-ZnOx 界面位点，对甲醇蒸汽重整反应的催化活性提高了两倍。

背景介绍

多相催化剂在其使用期间的不同阶段（即活化、反应和失活）的动态结构演变是一种普遍现象，受到广泛关注。对于许多催化剂，需要进行预处理以将催化非活性组分转变为活性状态。这些处理通常包括还原形成金属纳米颗粒或部分还原的金属氧化物、硫化形成金属硫化物以及碳化形成金属碳化物。在初始反应阶段，活性位点可能会根据反应环境进行进一步的修饰。例如，金属氧化物可能会迁移到其他位置，金属纳米颗粒可能会变平。此外，催化剂在反应过程中缓慢演化，这与相变、烧结、分解成单原子或杂原子沉积相关。这些结构变化通常对催化性能有害，并最终导致催化剂失活。

三元Cu/ZnO/Al2O3 催化剂是最重要的工业催化剂之一，能够催化低温水煤气变换反应、甲醇合成和甲醇蒸汽重整 (MSR) 反应。然而，这种催化剂的一个主要缺点是，由于铜的低塔曼温度 (407°C)，活性金属铜纳米颗粒易于烧结。先前的研究表明，氧化锌可以通过迁移到金属铜纳米颗粒表面与金属铜纳米颗粒相互作用。这种被称为强金属-载体相互作用 (SMSI) 的现象会导致金属位点的表面改性，并延缓铜纳米粒子的烧结。研究声称，SMSI 现象的动力学取决于粒径，并且在大多数情况下对于大纳米粒子来说比较迟缓。因此，铜烧结和氧化锌迁移的相对动力学在决定催化剂结构演变中起着至关重要的作用。

图文解析

图1. 不同活化处理后，Cu/ZnO/Al2O3的MSR活性。a，不同反应时间内的甲醇转化效率（反应条件：100 mg 催化剂，H2O/CH3OH =1.3，MeOH WHSV = 6 h–1，1 bar，225 °C）。b，不同 WHSV 值下的甲醇转化率，以及60 h-1 时 MeOH WHSV 的 TOF 值比较。c，CuZnAl-H和CuZnAl-R10在MSR反应过程中的催化稳定性。d，不同活化处理后Cu/ZnO/Al2O3催化剂的原位X射线衍射图。

图 2. 活化 Cu/ZnO/Al2O3的微观表征。a-f，CuZnAl-H (a)、CuZnAl-R10 (c) 和 CuZnAl-R60 (e) 的高角度环形暗场 STEM 图像和相应的 EDS 元素mapping图。比例尺，2 nm。插图显示了催化剂结构的示意图。CuZnAl-H (b)、CuZnAl-R10 (d) 和 CuZnAl-R60 (f) 分别为在 a、c 和 e 中标记区域的 EELS 光谱。

图3. 不同步骤活化的Cu/ZnO/Al2O3的电子特性。a，b，活化的催化剂的CuLMM (a) 和 Zn LMM (b) 区域的准原位 X 射线光电子能谱俄歇光谱。c，在活化催化剂上以 CO 为探针分子，在 25°C 时的原位DRIFT光谱。d-f， Cu+ 原子百分比（基于 CuLMM 俄歇光谱；d）、Znδ+ 原子百分比（基于 Zn LMM 俄歇光谱；e）和 Cu+/(Cu++ Cu0) 比例（基于原位 CO DRIFT）；f与TOF 值的函数关系，以及相应的相关系数。

图4. Cu/ZnO/Al2O3 上的 MSR 反应机理分析。a，CuZnAl-H 的原位程序升温DRIFTS；在 Ar 中以 5 °C min–1 的升温速率升高温度至 250 °C 并收集光谱。b，在升温过程中，表面甲氧基 (1,033 cm-1) 和表面甲酸盐 (1,598 cm-1)的积分峰面积与温度的关系。c，CuZnAl-R10 的原位程序升温DRIFTS；在 Ar 中以 5 °Cmin–1 的升温速率将温度升高到 250 °C 并收集光谱。d，在升温过程中，表面甲氧基 (1,033 cm-1) 和表面甲酸盐 (1,597 cm-1) 的积分峰面积与温度的关系。e，Cu (111) 和 Zn3O2H2/Cu(111) 上，MSR 反应的吉布斯自由能图，如插图所示。TS，过渡态；Cu，黄色；Zn，蓝色；O，红色；H，白色。

总结与展望

基于上述结果，作者提出了一种催化剂活化方法，即诱导活化，通过调整还原剂的成分来控制表面重建过程。在活化过程中，将商用 Cu/ZnO/Al2O3 催化剂暴露于 H2/H2O/CH3OH/N2混合气体中，会加速 ZnOx 物质迁移到金属 Cu0 纳米粒子表面上。此外，可以通过调整暴露时间来实现适当程度的包覆，从而提高催化剂的稳定性和活性。活性增强与丰富的 Cu-ZnOx 界面位点有关，这些界面位点表现出更快的 *CH3O脱氢和 H2O 解离动力学。这项研究是概念上的进步，不仅创造了活性相，而且实现了在催化剂活化过程中在原子水平上修改活性表面位点。与设计具有新成分或合成方案的催化材料相比，优化活化程序是产生更具反应性和稳定性活性位点的另一种选择，并可能实现更广泛的工业应用。

本文内容由互联网用户自发贡献，该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，请发送邮件至 sumchina520@foxmail.com 举报，一经查实，本站将立刻删除。
如若转载，请注明出处：https://www.gooyie.com/43896.html

程序升温名词解释分析化学，程序升温的名词解释？

相关推荐