Angew：理解光热催化反应中热电子和热催化分别的作用

纳米技术

2023-04-21

光热催化是一种最有前景的绿色催化技术，理解光热催化技术的热电子和局部加热作用非常困难。

有鉴于此，中科院理化技术研究所张铁锐、赵运宣等报道通过勒夏特列原理（Le Chatelier's principle）能够测试担载于碳基底的Ru催化剂真实温度，因此能够定量表征热电子在催化反应中起到的作用。

主要内容

（1）

当排除局部加热效应在催化反应中起到的影响，证明光热催化的活化能比热催化的活化能显著降低（光热催化和热催化的活化能分别为54.9 kJ mol^-1和126.0 kJ mol^-1）。这种活化能降低的作用来自热电子注入能够降低N₂解离和中间体加氢反应的能垒。

通过反应动力学、原位拉曼、理论计算，说明热电子能够降低*N≡N化学键和Ru-N的成键作用，降低*N₂解离和*NH_x加氢反应的能垒。

（2）

热电子注入作用能够阻碍碳基底的甲烷化，因此催化剂的稳定工作时间超过1000 h。这项工作说明热电子在合成氨反应中的重要作用。

参考文献

Xuanang Bian, Yunxuan Zhao, Geoffrey I. N. Waterhouse, Yingxuan Miao, Chao Zhou, Li-Zhu Wu, Tierui Zhang, Quantifying the Contribution of Hot Electrons in Photothermal Catalysis: A Case Study of Ammonia Synthesis over Carbon-supported Ru Catalyst, Angew. Chem. Int. Ed. 2023

DOI: 10.1002/anie.202304452

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202304452