ACS Catal：钙钛矿A位修饰Ag提高氧缺陷形成用于煤烟催化氧化

纳米技术

2021-11-10

理解催化剂的催化活性位点对于设计高效的氧化还原催化剂非常重要。

有鉴于此，天津大学刘庆岭、刘彩霞等报道通过EDTA-柠檬酸法合成了一系列La_(1–x)Ag_xCoO₃钙钛矿材料（x = 0, 2.5, 5.0, 7.5%），其中改变A位点的组成发现La_97.5Ag_2.5CoO₃具有最高的催化活性，该催化剂的T₉₀，T₅₀，T₁₀温度分别为448、358、302 ℃；而且，当反应气氛中含有5 %水蒸气，T₉₀，T₅₀，T₁₀温度分别降低至404、320、276 ℃。

作者通过相关实验与DFT理论计算结合，研究了催化反应的机理，为设计高活性钙钛矿催化氧化催化剂提供帮助。

本文要点：

（1）

作者分别通过H₂-TPR、O₂-TPR表征技术，验证催化剂的部分A位点替代为Ag⁺，因此能够更好的生成氧空穴位点，改善较低温度中晶格氧物种的传输，改善了催化反应活性。通过原位DRIFT表征技术，发现La_97.5Ag_2.5CoO₃催化剂具有两种催化活性位点，分别为Co³⁺和氧空穴。

（2）

DFT计算模拟结果显示，通过向催化剂中加入Ag，表面氧缺陷的形成能从0.629 eV降低至0.383 eV，同时氧缺陷位点参与催化反应过程中。此外，LaAgCoO₃ 催化剂中的稳定Co–O–N–O_latt吸附位点结构说明Co³⁺与氧缺陷位点之间协同作用。

（3）

通过结合试验和理论研究结果，作者进一步的提出NO辅助煤烟氧化（soot oxidation）循环催化氧化还原机理。本文研究结果验证了钙钛矿中氧缺陷位点的产生方式，氧缺陷位点与相邻金属位点之间的协同作用，为更加合理的设计高性能钙钛矿催化氧化催化剂提供经验和指导。

参考文献

Lijun He, Yan Zhang, Yuchao Zang, Caixia Liu*, Weichao Wang, Rui Han, Na Ji, Shuting Zhang, and Qingling Liu*, Promotion of A-Site Ag-Doped Perovskites for the Catalytic Oxidation of Soot: Synergistic Catalytic Effect of Dual Active Sites, ACS Catal. 2021, 11, 14224–14236

DOI: 10.1021/acscatal.1c03693

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c03693