橡树岭国家实验室ACS Catal.: 原位强金属-载体相互作用（SMSI）影响催化醇的转化

雨辰

2021-01-29

催化界已经对强金属-载体相互作用（SMSI）和催化剂失活进行了数十年的深入研究。负载型金属氧化物中SMSI的促进通常与高温（> 500°C）下的H₂处理有关，催化剂失活通常归因于烧结，活性金属的浸出，金属的过氧化以及强吸附反应中间体。

有鉴于此，橡树岭国家实验室Zili Wu和Felipe Polo-Garzon等人，使用稳态同位素瞬态动力学分析（SSITKA），CO吸附红外光谱，电子能量损失谱（EELS），透射电子显微镜（TEM）和程序升温氧化相结合，显示出在低温（低至190°C）的2-丙醇转化过程中原位发生SMSI会导致TiOx层部分覆盖Pd位点，从而改变了活性位点的性质并阻碍了反应速率。

本文要点

1）醇可以还原金属氧化物，因此假设醇的催化转化可以原位促进SMSI。

2）通过CO吸附红外光谱和电子能量损失光谱(EELS)表明，在低反应温度（低至190°C）下，通过SMSI，在2-丙醇转化过程中，发生了Pd/TiO₂上Pd位点的覆盖。反应过程中（原位）SMSI的出现解释了反应温度变化时催化剂的明显失活现象。

3）稳态同位素瞬态动力学分析(SSITKA)表明，SMSI原位催化时，催化位点的本征反应活性不会随温度而改变；相反，可用的活性站点的数量会发生变化(当TiOx层在Pd NPs上迁移时)。在反应过程中产生的SMSI在室温下暴露在氧气下约15小时后完全逆转，这可能使它们至今难以识别。

参考文献：

Felipe Polo-Garzon et al. In Situ Strong Metal–Support Interaction (SMSI) Affects Catalytic Alcohol Conversion. ACS Catal., 2021.

DOI: 10.1021/acscatal.0c05324

https://doi.org/10.1021/acscatal.0c05324