Angew. Chem. :铂团簇-受阻路易斯酸碱对双位点实现低温RWGS反应

  • A+

逆水煤气变换(RWGS)反应可以利用可再生氢气将CO2转化为CO,为通过费托合成或其他合成气工艺生产各种高附加值化学品提供了一种具有潜力的途径。低温RWGS反应,不仅符合能量梯级利用,而且可以抑制催化剂聚集,并保持催化稳定性。然而,CO2的化学惰性和热力学优先生成甲烷,导致低温RWGS反应存在活性低和选择性差的难题,限制了低温下的CO生产率。因此,开发在低温下高性能的RWGS催化剂是一个极具应用前途但充满挑战的研究。


近日,西北工业大学瞿永泉教授和张赛教授在多孔CeO2纳米棒上构建了铂(Pt)团簇和受阻路易斯酸碱对(FLP)的双活性位点催化剂(Ptcluster/PN-CeO2),展现了一种对金属-载体界面弱相关的催化剂设计途径,从而促进低温下高性能的RWGS反应。如图1,Pt团簇用于有效地活化和离解氢气;FLP位点取代金属和载体界面位点,不仅增强了对CO2的强吸附和活化,而且显著削弱了CO在FLP上的吸附,促进了其释放,抑制了甲烷的形成。最终,Pt团簇上产生的活性氢溢流至PN-CeO2载体表面的FLP位点,实现RWGS反应。在350 °C的反应温度下,Ptcluster/PN-CeO2催化剂的最大TOF值可达8720 h-1,并且CO2的转化率和CO的选择性分别为30.1%和98.5%;在这种情况下,CO的收率为29.6%,非常接近该温度下CO的热力学平衡产率(29.8%)。此外,Ptcluster/PN-CeO2展现出良好的催化稳定性,可以连续运行至少840小时。该工作揭示了FLP位点与金属位点构成双位点催化剂应用于多分子参与的反应方面的潜力。



1

图1 (a)Pt团簇和FLP双位点催化RWGS反应的示意图;Ptcluster/PN-CeO2催化剂的(b)CO收率和(c)催化稳定性。

文信息

Platinum and Frustrated Lewis Pairs on Ceria as Dual-Active Sites for Efficient Reverse Water-Gas Shift Reaction at Low Temperatures

Wenbin Li,#  Jie Gan,#  Yuxuan Liu, Yong Zou, Sai Zhang* and Yongquan Qu*

西北工业大学硕士研究生李文斌和池州学院讲师甘杰为共同第一作者,西北工业大学教授张赛和瞿永泉为文章的共同通讯作者


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202305661




weinxin
我的微信
关注我了解更多内容

发表评论

目前评论:0