常规表征方法的活学活用:DFT计算+实验验证自组装CuZn核壳结构

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on style="letter-spacing: 1px; line-height: normal; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">▲第一作者:Guiru Zhang ; 通讯作者:Qi Zhang  

通讯单位:华东理工大学   
论文DOI:10.1016/j.apcata.2021.118072   

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通过实验和DFT理论计算研究发现Cu2O /ZnO具有独特的协同作用。ZnO的修饰可以调节催化剂表面Cu+的含量,而Cu+的增加会缩短催化剂的自活化响应时间。在自活化过程中,观察到了由强金属-载体相互作用(SMSI)诱导的ZnO封装的Cu纳米颗粒(Cu NPs)表面。包封不仅抑制了铜纳米颗粒的团聚,而且还形成了大量新的Cu2O / ZnO协同位点。

背景介绍


CuZn基催化因其高选择性和低温活性而被广泛研究。尽管如此,于催化构中Cu0/Cu+和ZnO的构效关系仍缺乏足够知。

研究出发点


巧妙地通H2-TPR催化Cu的价态进行了甄别和分析,并通XRD的精修辅证晶格常数化,配合XPS果明确了ZnO添加引起的助。通TG行氧空位的辨别和分析配合EPR、XPS行佐ZnO迁移机理。通HRTEM直观发现Cu2O/ZnO封装构的存在,通论计行有力子与能量分析。

图文解析



总结与展望


首次发现了在甲醇蒸汽重整中铜纳粒(NPs)自活化诱导ZnO封装。具有价态调节功能的ZnO可以保持MSR中Cu+/Cu0与1的最佳比例。在自激活程中,Cu NPs的ZnO包覆不抑制了Cu NPs的聚,而且形成了大量新的Cu2O / ZnO同位点。DFT算分析,Cu2O / ZnO同位点甲醇和水具有强的吸附能力,从而短了催化的自活化响应时间 而且,些新的活性位具有低的功函和高的子离域作用,可以提高Cu2O的抗原能力。Cu2O/ZnO同位点,甲氧基脱的活化能(MSR的速率确定步)低于Cu/ZnO和Cu。表明ZnO和Cu2O具有异的同作用。

总而言之,这为CuZnO经典催化剂的结构活性位点的立即提供了更深入的的基本认知,对于局限于非原位认知的催化剂表征理解提高了新的研究认识,对于催化剂的设计与开发提供了思路与方法。


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