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杨帆/李微雪JACS：ZnO表面H2异裂和COx加氢的原子尺度机理

时间：2023-10-10 来源： 浏览：

杨帆/李微雪JACS：ZnO表面H2异裂和COx加氢的原子尺度机理

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从原子尺度研究金属氧化物表面的催化加氢反应具有非常大的难度和挑战，因为通常催化加氢反应需要在常压或高压进行，这种表征功能的方法仍非常缺乏。
有鉴于此， 中国科学技术大学李微雪、上海科技大学杨帆等 通过常压 STM 、常压 XPS 、 DFT 理论计算，研究 H 2 解离和 CO 和 CO 2 催化加氢的机理。
本文要点
要点1.  在常压情况直接观测发现 ZnO(10-10) 表面 H 2 分子异裂，发现 H 2 解离无需表面缺陷。 300 K 的 ZnO 表面 CO 或 CO 2 分子不会阻碍 H 2 解离催化位点；发现 CO 能够增强表面负氢中间体的稳定性，促进 CO 解离吸附。
要点2.  研究结果说明， 催化加氢反应的活性物种是负氢 ， ZnO 的表面羟基无法对 CO/CO 2 加氢。
要点3.  通过常压表征和 DFT 理论计算，说明 ZnO 表面 CO 加氢反应是符合热力学的过程， CO 加氢催化反应包括两步，首先 CO 在 ZnO 表面氧化为 CO 2 ，随后 CO 2 与负氢反应生成甲酸 。
这些研究结果从分子级别揭示 CO/CO 2 在 ZnO 表面加氢催化反应，有助于理解合成气转化和氧化物催化剂的机理。
Yunjian Ling, Jie Luo, Yihua Ran, Zhi Liu, Wei-Xue Li*, and Fan Yang*, Atomic-Scale Visualization of Heterolytic H 2  Dissociation and CO x  Hydrogenation on ZnO under Ambient Conditions, J. Am. Chem. Soc. 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c08085
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08085
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