Chem: 用于WGS反应的双功能非均相催化剂

雨辰

2021-02-26

非均相催化的基本法则是Sabatier原理，它在催化剂设计中被认为是普遍存在且不可避免的。

有鉴于此，南方科技大学唐叔贤院士和徐虎副教授等人，提出了设计用于水煤气变换（WGS）反应（CO+H₂O→CO₂+H₂）的高效双功能多相催化剂的新策略。

本文要点

1）提出了一种在两组分催化剂（金属+氧气覆盖的底物）上称为水辅助途径（WAP）的新机理，并且对设计的催化剂Au/TiC（111）催化剂观察到了其对WGS反应的高效率。在WAP中，弱活性氧覆盖的底物避免了速率决定步骤中的Sabatier冲突，这与经过大量研究的遵循LH缔合或LH氧化还原过程的高活性底物形成了鲜明的对比。

2）需要解离水中的＊OH或＊O吸附到催化剂的底物上，然后再从催化剂的底物上解吸。取而代之的是，金属上的CO从水中通过弱氢键连接到衬底上直接获得OH。衬底的任务是有效地在其表面输送∗H并以H₂气体的形式释放它们。

3）实验和理论结果表明，与采用LH-缔合或LH-氧化还原工艺的高活性底物相比，具有弱活性底物的双功能催化剂具有更高的CO转化率。

参考文献：

Hao Tian et al. Avoiding Sabatier’s conflict in bifunctional heterogeneous catalysts for the WGS reaction. Chem, 2021.

DOI: 10.1016/j.chempr.2021.01.018

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.01.018