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铂单原子催化剂同步辐射X射线吸收谱的研究进展
任诗杰, 谯思聪, 刘崇静, 张文华, 宋礼
高等学校化学学报    2022, 43 (9): 20220466-.   DOI:10.7503/cjcu20220466
摘要   (2127 HTML77 PDF(pc) (18155KB)(755)  

相比于传统块体材料, 铂单原子催化剂(Pt SACs)具有接近100%的贵金属利用率、 优异的催化活性和均一的反应位点等优势, 近年来逐渐成为催化研究的前沿之一. 高度分散的Pt原子与载体之间的界面相互作用很大程度上决定了Pt SACs的物理和化学性能. 因此, 建立金属-载体相互作用与性能之间的内在关联机制, 对于单原子催化剂的优化设计至关重要. 得益于同步辐射光源高亮度、 高准直性和宽波谱的优势, X射线吸收谱技术在鉴别单原子催化剂的电子结构和局域配位方面的成果显著. 本文综合评述了Pt SACs X射线吸收谱的研究进展, 重点介绍了Pt与金属氧化物、 金属、 纳米碳和多孔有机框架等载体之间独特的相互作用, 以及其对性能的影响机制, 并对未来同步辐射新技术在Pt SACs的高分辨解析方面的前景进行了展望.



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Fig.4 Pt L3?edge XANES spectra of Pt1/Co3O4, Pt1/CeO2, Pt1/ZrO2, Pt1/graphene, Pt foil and PtO2(A), the corresponding EXAFS spectra(B), DRIFTS spectra of Pt1/Co3O4, Pt1/CeO2 and Pt1/ZrO2(C), Pt4f XPS spectra of PtO2, Pt1/Co3O4, Pt1/CeO2, Pt1/ZrO2 and Pt1/graphene(D)[59]
Copyright 2019, American Chemical Society.
正文中引用本图/表的段落
同步辐射XAS可以准确反馈单原子催化剂的电子结构和局域配位特征, 从而为理解反应过程和单原子催化剂的优化设计提供指导[56,57]. Narula团队[58]通过湿化学法合成了Pt/θ-Al2O3单原子催化剂; Pt L3边XANES谱表明, 0.18%(质量分数) Pt/θ-Al2O3的白线峰强度接近PtO2, 说明样品中Pt以高氧化态存在[图3(A)]. 在5% H2/He气氛、 150 ℃下反应60 min, 0.18%(质量分数) Pt/θ-Al2O3的白线强度几乎无变化, 暗示了氧化态Pt得到保持[图3(B)]. EXAFS拟合指出, Pt—O的配位数和键长在还原处理前后几乎不变, 与XANES分析结果一致[图3(C)和(D)]. 类似的, Lu等[59]利用原子层沉积(ALD)将原子分散的Pt负载在Co3O4, ZrO2和CeO2 3种氧化物载体上. 如图4(A)所示, Pt1/Co3O4, Pt1/ZrO2和Pt1/CeO2中Pt均以氧化态存在. EXAFS显示3种Pt单原子催化剂中均出现了明显的Pt-O配位; 同时Pt1/Co3O4中出现了Pt-Co信号, 反映了Pt单原子与Co3O4载体之间的强相互作用[图4(B)~(D)].
Copyright 2013, American Chemical Society. ...
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... 同步辐射XAS可以准确反馈单原子催化剂的电子结构和局域配位特征, 从而为理解反应过程和单原子催化剂的优化设计提供指导[5657]. Narula团队[58]通过湿化学法合成了Pt/θ-Al2O3单原子催化剂; Pt L3边XANES谱表明, 0.18%(质量分数) Pt/θ-Al2O3的白线峰强度接近PtO2, 说明样品中Pt以高氧化态存在[图3(A)]. 在5% H2/He气氛、 150 ℃下反应60 min, 0.18%(质量分数) Pt/θ-Al2O3的白线强度几乎无变化, 暗示了氧化态Pt得到保持[图3(B)]. EXAFS拟合指出, Pt—O的配位数和键长在还原处理前后几乎不变, 与XANES分析结果一致[图3(C)和(D)]. 类似的, Lu等[59]利用原子层沉积(ALD)将原子分散的Pt负载在Co3O4, ZrO2和CeO2 3种氧化物载体上. 如图4(A)所示, Pt1/Co3O4, Pt1/ZrO2和Pt1/CeO2中Pt均以氧化态存在. EXAFS显示3种Pt单原子催化剂中均出现了明显的Pt-O配位; 同时Pt1/Co3O4中出现了Pt-Co信号, 反映了Pt单原子与Co3O4载体之间的强相互作用[图4(B)~(D)]. ...

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