对用于一氧化碳优先氧化反应（CO-PROX）的Cu_xO/CeO₂催化剂，活化处理时既保留充分的活性位点，同时又确保界面还原度是主要的挑战。近日，内蒙古大学曾尚红教授和吴进芳副教授课题组报道了通过还原介质和O₂/H₂活化来调节催化剂孔隙率、活性位点和氧空位(O_V)的策略。相关工作以内蒙古大学硕士研究生刘泽为第一作者发表在ACS Applied Materials & Interfaces刊物上，题为“Active Sites and Interfacial Reducibility of Cu_xO/CeO₂ Catalysts Induced by Reducing Media and O₂/H₂ Activation”。

该工作使用三步策略合成多孔、表面粗糙、丰富氧空位和活性位点的Cu_xO/CeO₂催化剂。PVP作为封端剂利于多孔结构的形成和铜物种的表面分散、N₂H₄·H₂O助力还原铜物种和氧空位的生成，O₂/H₂活化调整了活性物种和载体的界面。其中O₂活化的催化剂由于拥有高的Cu 和Cu² 浓度，以及相对丰度的Ce³ 和氧空位，展示了高的低温CO-PROX活性。O₂活化促进Cu² 扩散进CeO₂晶格产生协同作用，形成了富电子的Cu² ?O_V?Ce³ 位点，在催化反应中加速了CO/O₂活化和解离，形成了表面活性氧物种。密度泛函理论揭示，对比于Cu {111}晶面，CO以相对高的吸附能和较长C?Cu键吸附在的Cu₂O {110}和CuO {111}晶面上，有助于CO的吸附和脱附。这些对于CO氧化反应都是至关重要的，反应通过Mars-van Krevelen机理生成CO₂。

图2. O₂/H₂活化和反应后催化剂透射照片。(A) O₂活化催化剂, (B) O₂活化催化剂反应之后, (C) O₂活化反应后的催化剂, (D) 反应后催化剂O₂活化，再经催化反应之后, (E) H₂活化催化剂, (F) H₂活化催化剂反应之后, (G) H₂活化反应后的催化剂和 (H) 反应后催化剂H₂活化，再经催化反应之后。

图3. CO 吸附在 64 Cu的 Cu (111) 面 (蓝色)， 48 Cu 和 24 O (红色)的Cu₂O (110) 面以及32 Cu和 32 O的 CuO (111) 面上的俯视图和侧视图。

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https://doi.org/10.1021/acsami.1c09332