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祝贺蔡中杰(2018级硕士研究生)在ACS Catalysis期刊发表论文
发布时间:2021-12-27

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c03630


用可再生能源产生的H2与CO2加氢合成甲醇已成为一种有前景的碳中和方法。Pd/In2O3 催化剂因其优异的活性和甲醇选择性而备受关注,但过度还原时形成的In-Pd双金属相会导致催化剂快速失活。在这项工作中,我们通过使用TCPP(Pd)@MIL-68(In) 作为前体来阐明Pd/In2O3催化剂的还原行为。在催化剂制造过程中,金属卟啉(即TCPP(Pd))既是MIL-68(In)生长的封端剂,也是运输Pd2+的穿梭剂,这增强了 Pd0物种在 In2O3-x 上的分散煅烧和还原处理并防止过度还原形成In-Pd双金属相。在Pd负载量为0.53 wt%的情况下,所得 Pd/In2O3催化剂的最大甲醇时空产率为81.1 g MeOH h–1 g Pd–1,CO2转化率为8.0%,甲醇选择性为81%,运行时间超过50小时 (295 °C, 3.0 MPa, 19,200 mL gcat–1 h–1)。相比之下,通过在 MIL-68(In) 中浸渍 PdCl2制备的对比Pd/In2O3催化剂由于形成InPd/In2O3-x表面结构而表现出较差的活性和稳定性。此外,通过将催化剂表征结果与密度泛函理论(DFT)计算相结合,我们发现 In2O3 的还原程度与负载型 Pd/In2O3催化剂的催化性能之间存在密切联系。有趣的是,XPS 检测到的表面 In/O 比可以反映有关金属-载体相互作用和氧空位量的信息,这与催化活性高度相关。 DFT计算还表明 Pd/In2O3催化剂对CH3OH产物具有优异的热力学选择性。这项工作为Pd/In2O3纳米催化剂提供了一种替代合成策略,并阐明了负载型催化剂的失活机制。