贵金属催化剂中金属-载体强相互作用的开发及其在催化中的应用

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金属-载体强相互作用(SMSI)的发生会严重影响催化剂的物理化学性质,进而会显著影响甚至改变催化剂的催化性质。因此关于SMSI效应的任何新认识或新发现不仅对于SMSI具有重要意义,并且对于负载型催化剂体系来说都具有十分重要的意义,并可能引发催化剂制备或开发的革新。首次报道了Au和TiO2之间由NaBH4水解诱导构建的SMSI效应。该SMSI效应与经典SMSI的不同之处在于,其金属纳米颗粒表明裸露未被载体包裹,是一种由电子效应所主导的SMSI效应。进一步研究发现该特殊的SMSI效应具有普适性:其催化剂体系可以扩展到其他TiO2负载的催化剂,例如Pt/TiO2催化剂体系;其诱导条件可以进一步扩展到其他可以提供质子氢的手段,例如水合肼的分解。这种电子诱导SMSI作用下的催化剂体系由于其金属物种电子性质被修饰的同时其表面活性位点裸露,因此对于硝基苯催化加氢反应表现出相较于经典SMSI作用下的催化剂更高的催化活性。该研究发现为新型SMSI的设计和构建提供了新思路,在温和条件下实现了负载型金属催化剂体系SMSI效应的构建。首次发现并验证了金纳米颗粒与二氧化锆(ZrO2)之间的经典SMSI效应。该经典SMSI作用下Au/ZrO2催化剂对CO的化学吸附能力被明显抑制同时伴随着载体对金属的包裹和载体与金属之间的电子传递行为,上述特征约发生在TiO2负载的Pt族金属催化剂体系的经典SMSI效应特征完全一致。该研究发现不仅是推翻了ZrO2负载的金属催化剂不能发生经典SMSI效应这一传统认知,并且对Au催化剂体系的经典SMSI进行了完善,进一步加深了我们对于SMSI效应的理解和认知。
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