
尽管氧化物-载体相互作用已经得到广泛认可,但相互作用背后的机制仍有待充分探索。强氧化物-载体相互作用(SOSI)已在少数文献中被提及,但与强金属-载体相互作用(SMSI)概念中的系统和全面研究相比,对这种现象的基本理解非常有限。
此外,先前的研究表明,关于氧化物或金属表层与氧化物载体的相互作用,已经报道了许多不同的现象。然而,对金属-载体和氧化物-载体相互作用的比较研究尚未被考虑,确定氧化物载体何时与金属或氧化物强烈相互作用是重要的,但仍然难以捉摸。
近日,中国科学院大连化物所包信和和傅强等揭示了金属-载体体系和氧化物-载体体系的不同相互作用,表明载体体系在与金属催化剂的相互作用中是活性的,但在与氧化物催化剂的相互作用中是惰性的。
实验结果表明,在含H2和含O2气氛下,Pt物种可以很好地稳定在CeO2上,但在SiO2上发生烧结,表明CeO2是活性的,而SiO2在Pt-载体相互作用中是惰性的。另一方面,负载在SiO2上的CoOx在空气中和CO2加氢生成CO过程中都能保持低价的Co2+态,表明CoOx与SiO2之间存在强相互作用。
然而,CoOx层与CeO2的相互作用较弱,在CO2加氢反应生成CH4过程中很容易还原成金属Co。因此,CoOx-载体相互作用中SiO2是活性的,但CeO2是惰性,这违背了Pt/氧化物系统中的现象。
本文系统研究了负载在不同氧化物上的Pt和CoOx纳米催化剂的稳定性,结果表明,氧化物载体的还原性可以用来描述催化剂与载体的相互作用。具有高还原性或低金属-O键强度的氧化物载体与Pt及其它金属有强烈的相互作用,显示出较高的金属亲和性。相反,低还原性或高金属-O键强度的氧化物载体与CoOx及其它氧化物有很强的相互作用,具有较高的亲氧性。
综上,该研究提供了对金属-载体和氧化物-载体相互作用的详细理解,从而为载体催化剂的合理设计提供指导。
Oxide support inert in its interaction with metal but active in its interaction with oxide and vice versa. Journal of the American Chemical Society, 2025.DOI: 10.1021/jacs.4c17075