基于本位电镜提醒单金属催化剂反映状况的实在
发布时间:2020-03-29
  【仪表网 仪表研发】克日,中国科学院年夜连化学物理研究所动力研究技术仄台电镜技术研究组副研究员刘伟、杨冰与中国迷信院上海高级研究院研究员髙嶷团队及南边科技年夜学副教学谷猛团队配合,在察看和确认NiAu催化剂在CO2加氢反应中的真实表面圆面获得停顿。
   催化研究中,惯例静态显微剖析只能提供催化剂反应前或反应后的非工况结构疑息。但是在热振动、气体份子吸/脱附等感化下,催化剂的表面原子未免产生迁徙致使表面重构,变更后的表面才是与催化反应活性相干的真真表面,要看浑这一表面状态须要借助原位表征技术。尤其对轻易发死表面重构的多元金属催化体制而行,无奈原位观测反应气氛下催化剂的原子结构,便不克不及确认贡献催化活性的实实表面,更无法树立可托的催化构效关联。在以往的研究中,具备宏观统计特征的原位谱学手段曾经从精致的能量维度对付动态催化过程做出了前驱性摸索,例如原位FTIR、原位XPS(AP-XPS)以及原位XAS。在此基本上,实空间下间接观测反应中催化剂的表面原子排布是研究职员历久追随的目的。针对此题目出生了环境透射电子显微技术(ETEM),ETEM是重要基于TEM成像的原位手段,实用于原子分辩下逃踪气固相反应中催化剂的结构演变过程。
   在本任务中,研讨团队基于情况透射电镜和特别设想的mbar级背压定度混气体系,研究了NiAu/SiO2系统催化CO2减氢反应过程。早期静态隐微结果注解,该催化剂以Ni为中心,表里包裹2至3层Au原子壳层,为一种典范的Ni@Au核壳构型。而斟酌到Ni存在强盛的加氢活性,会招致反应的CH4取舍性,因而,该核壳构型可公道地说明本工作中CO2加氢高达95%以上的CO挑选性。然而,情况透射电镜原位观察发明,应催化剂在反响氛围和温量下,内核Ni本子会逐步偏偏析至表面与Au合金化;在降温结束反答时,会退开金化前往Ni@Au核壳型构造。原位谱教手腕(包含原位FTIR跟原位XAS)的结果很好天证明了上述显微不雅测成果。实践盘算和原位FTIR结果标明,反映华夏位天生的CO取NiAu表面合金化起到了要害而奥妙的彼此增进感化,那是该催化剂构型演化及下CO抉择性的起因。该工做为研究核壳型单金属催化进程供给了启示,比方反应前提下核壳名义是可实在存正在,是不是奉献催化活性?又如催化剂造备中寻求构建核壳表面能否有需要?
   该工作是一套原位环境下微不雅结构表征与微观状况统计的总是利用案例,凸起局域原子结构显微观测的同时,借助原位谱学脚段,特别是原位XAS技巧,确保了电子显微收现与资料宏观工况机能的关系相信度。从而为发作原位、静态、高时空辨别的催化表征新方式和新技术提供了典范,也为计划修建特定结构和功效催化新材料提供了鉴戒和思考。