RuO_x/CeO₂负载型催化剂的金属-载体强相互作用对CO₂甲烷化反应性质的影响

【作者】 郭毓； 张亚文；

【机构】 北京大学稀土材料化学及应用国家重点实验室； 北京大学-香港大学稀土材料和生物无机化学联合实验室； 北京大学化学与分子工程学院；

【摘要】 CO₂的循环利用是针对温室效应日益加剧的有效解决途径。其中,通过异相催化的手段将CO₂转化为CH4,对于产热和发电,车辆燃油的替代,以及蒸汽重整制备合成气等工业领域具有重要意义[1]。CO₂加氢转化为CH₄的反应在热力学上有利,但动力学上阻碍较大,并具有多种反应路径[2],这为阐释催化剂在反应中的构效关系带来很大挑战。负载在可变价氧化物载体（CeO₂,TiO₂）上的贵金属纳米颗粒（Ru,Pd,Rh）对这一反应表现出优异的催化性能[3-8],但催化剂中的金属-载体强相互作用（SMSI）如何影响其甲烷化反应活性和反应路径,还未得到深入的探究。本工作将RuO_x原子簇负载在晶化良好的CeO₂纳米线上,利用尺寸效应和掺杂效应来研究SMSI对反应动力学以及反应路径的影响。通过研究发现,RuO_x与CeO₂之间的SMSI包括电荷迁移和物质运输两部分,不同尺寸的RuO_x原子簇上可能发生不同的反应历程,而向CeO₂中掺入其他稀土离子仅引起活性位点浓度的变化,反应历程未改变;氧空位不是唯一的活性位点,活性位点的具体组成需要结合原位表征手段进行进一步探究。更多还原