上海應(yīng)物所等鉑鈰催化劑的原位XAFS研究取得進展

文章來源：上海應(yīng)用物理研究所    發(fā)布時間：2015-09-17  

近日，中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所上海光源材料與能源研究部研究員司銳與北京大學(xué)教授張亞文課題組、劉海超課題組合作，將催化劑“構(gòu)效關(guān)系”研究與同步輻射原位X射線技術(shù)緊密結(jié)合，在一氧化碳催化氧化反應(yīng)方面取得新進展，提出了對氧化鈰負載的鉑催化劑活性結(jié)構(gòu)物種進行甄別的一種有效表征方法，相關(guān)論文已發(fā)表在《美國化學(xué)會·催化》雜志上（ACS Catalysis, 2015, 5, 5164-5173）。

一氧化碳氧化(CO+O2→CO2)是理想的催化模型反應(yīng)，已被廣泛用于研究氧化物負載的金屬催化劑的活性結(jié)構(gòu)及其催化“構(gòu)效關(guān)系”機制的研究中。早期的結(jié)果表明：氧化鈰負載的鉑基催化劑對于一氧化碳氧化反應(yīng)具有較高的催化活性，但相關(guān)的活性物種與機理路徑仍存在很多爭論。張亞文課題組通過液相化學(xué)合成方法，可控得到了氧化鈰納米棒負載的鉑單原子、原子簇及納米顆粒等不同結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)其對于一氧化碳氧化反應(yīng)表現(xiàn)出迥異的催化活性。司銳利用原位X射線吸收精細結(jié)構(gòu)譜(XAFS)測試手段，結(jié)合X射線吸收近邊譜(XANES)線性擬合以及擴展X射線吸收精細結(jié)構(gòu)譜(EXAFS)數(shù)據(jù)擬合等分析方法，獲得了對于氧化鈰納米棒負載的鉑催化劑活性結(jié)構(gòu)物種的直接實驗證據(jù)：鉑鈰催化劑對于一氧化碳氧化反應(yīng)的轉(zhuǎn)換頻率(TOF)與其界面結(jié)構(gòu)中的Pt-O配位數(shù)成反比，即強相互作用的Pt-O-Ce物種不利于反應(yīng)的正向進行。該工作結(jié)果對于新型鉑鈰催化劑的設(shè)計以及相關(guān)原位結(jié)構(gòu)表征方法均具有重要指導(dǎo)意義。

　　該工作的相關(guān)XAFS實驗在上海光源BL14W1線站、美國NSLS光源X18B線站上完成，并且得到了中科院“百人計劃”項目、國家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)納米專項的共同資助。

原位XAFS探測鉑鈰催化劑在一氧化碳氧化反應(yīng)中的結(jié)構(gòu)變化