近日，内蒙古大学曾尚红教授课题组报告了一种通过减少介质和O2/H2活化来调节孔隙率、活性位点和氧空位位点(OV)的策略。相关工作以题为“Active Sites and Interfacial Reducibility of CuxO/CeO2 Catalysts Induced by Reducing Media and O2/H2 Activation”发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》。
利用PVP和N2H4·H2O合成了活性组分分散良好、铜和氧化铈物种还原度高、活性位点高暴露的多孔CuxO/CeO2催化剂，旨在阐明CO/O2纳米界面位点的活化和解离。由于PVP配体的空间排斥力，引入的PVP可防止颗粒随机团聚，从而导致结构孔隙率改变和表面高度分散的铜物质的形成。N2H4·H2O的添加会导致在催化剂表面形成更多还原的铜物种和氧空位。此外，O2预处理后，由于Cu 和Cu2 浓度的增加，fresh CuCe-2 和spent CuCe-2催化剂的催化活性都大大提高。Cu2 和Ce3 在表面的协同作用通过Cu /Cu2 和Ce3 /Ce4 电对的可逆转变有效促进CO氧化。实验数据和新的相关性明确表明，对于CO-PROX，Cu 和Cu2 浓度比表面Ce3 和O空位的比例更重要。此外，与预处理相比，反应过程可以对氧化铈的表面组成和结构产生更大的影响。O2/H2预处理有利于提高新鲜催化剂的CO2选择性。该研究可以为纳米界面的重建提供独特的视角，并阐明活性位点和 CuxO/CeO2 催化剂的界面还原性对催化结果的内在影响。
图1. 在新鲜和 O2/H2 预处理的 CuCe 催化剂上，催化性能随反应温度的变化。
图2. 新鲜和预处理催化剂的紫外-可见吸收光谱（左）和 XRD 谱（右）。
图3. 在CO-PROX反应气流下，新鲜、O2预处理和H2预处理的催化剂的原位 DRIFTS光谱。
图4. 具有64 Cu（蓝色）的Cu (111)表面CO吸附的顶视图和侧视图；Cu2O (110)表面有48 Cu和24 O（红色）；CuO (111)与32 Cu 和32 O。
图5. O2预处理和H2预处理催化剂的催化剂表面和催化反应示意图。
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https://doi.org/10.1021/acsami.1c09332
