| Pd/FeOx催化剂动态生成Pdδ+-Fe2+界面高效催化逆水煤气变换反应 |
| Dynamic Formation of Pdδ+-Fe2+ Interface Promoting Reverse Water Gas Shift Reaction over Pd/FeOx Catalyst |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 张殿宇 | 洁净能源国家实验室, 大连化学物理研究所, 大连 116023
中国科学院大学, 北京 100049 | | | 刘放 | 中国科学技术大学化学物理系, 合肥 230026 | | | 杜鹏飞 | 洁净能源国家实验室, 大连化学物理研究所, 大连 116023
中国科学院大学, 北京 100049 | | | 李梦维 | 洁净能源国家实验室, 大连化学物理研究所, 大连 116023 | | | 吴兆萱 | 中国科学院, 上海高等研究院, 上海 201210 | | | 丰义兵 | 洁净能源国家实验室, 大连化学物理研究所, 大连 116023 | | | 赵阳 | 洁净能源国家实验室, 大连化学物理研究所, 大连 116023 | | | 徐晓燕 | 洁净能源国家实验室, 大连化学物理研究所, 大连 116023 | | | 张新星 | 芝加哥大学化学系, 芝加哥, 美国 IL 60637 | | | 路军岭 | 中国科学技术大学化学物理系, 合肥 230026 | | | 杨冰 | 洁净能源国家实验室, 大连化学物理研究所, 大连 116023 | byang@dicp.ac.cn |
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| 摘要: 通过一系列原位、非原位表征，包括透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、程序升温解吸/还原/氧化（TPD/TPR/TPO）、X射线光电子能谱（XPS）等，系统地研究了Pd/FeOx催化剂的逆水煤气变换反应（RWGS）。以Pd（acac）2为前驱体合成了高度分散的Pd/FeOx催化剂，在400℃下，RWGS的CO2转化率高达29%，CO选择性超过98%，在目前文献中报道的催化剂中处于领先水平。通过原位表征方法，我们进一步研究了Pd/SiO2和Pd-Fe/SiO2，并明确指出了Pd-FeOx界面对促进RWGS反应的重要作用。准原位XPS实验进一步揭示了Pd/FeOx界面上动态形成的Pdδ+-Fe2+物种是高效催化C＝O离解的活性位点。因此，实验结果证明，反应过程中动态形成的Pdδ+-Fe2+界面可以显著提高RWGS的活性和选择性，对CO2吸附、C＝O解离和CO脱附都起到的促进作用。 |
| 关键词: 钯 二氧化碳 界面 反应机理 多相催化 |
| 基金项目: 国家自然科学基金（No.21673215，21872145）、中国科学院洁净能源创新研究院合作基金（No.DNL201907）和大连化物所创新研究基金（No.DICP I201943）资助。 |
| Abstract: We systematically investigated Pd/FeOx for the reverse water gas shift (RWGS) reaction using a combination of ex situ and in situ characterizations, including transmission electron microscopy (TEM), Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy, temperature-programmed desorption/reduction/oxidation (TPD/TPR/TPO), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). A highly dispersed Pd/FeOx catalyst was synthesized using Pd(acac)2 as the precursor. The catalyst exhibited high activity, with CO2 conversion of ~29% and CO selectivity ogreater than 98% at 400℃, which are among the highest values in the literature. Moreover, Pd/SiO2 and Pd-Fe/SiO2 were further studied to determine the significant role of the Pd-FeOx interface in promoting the RWGS reaction. Semi-in situ XPS revealed the dynamic formation of Pdδ+-Fe2+ species at the Pd-FeOx interface; the species acted as highly active sites for CO2 dissociation. Our results also showed the formation of the Pdδ+-Fe2+ interface during the RWGS reaction remarkably enhanced the activity and selectivity of the Pd-FeOx catalyst for the reaction, benefiting CO2 adsorption, C=O dissociation, and CO desorption. |
| Keywords: palladium carbon dioxide interfaces reaction mechanisms heterogeneous catalysis |
| 投稿时间：2020-06-29 修订日期：2020-10-21 |
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| 张殿宇,刘放,杜鹏飞,李梦维,吴兆萱,丰义兵,赵阳,徐晓燕,张新星,路军岭,杨冰.Pd/FeOx催化剂动态生成Pdδ+-Fe2+界面高效催化逆水煤气变换反应[J].无机化学学报,2021,37(1):140-150. |
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