我所构建800℃高温稳定的铜基多相催化剂

我所构建800℃高温稳定的铜基多相催化剂

近日，我所碳资源小分子与氢能利用创新区课题组孙健研究员、余家峰副研究员团队与日本富山大学教授、我所电镜技术研究室刘跃峰副研究员合作()等人成功构建了800℃高温稳定性的铜基多相催化剂。 合作团队结合磁控溅射（SP）和火焰喷涂（FSP）两种负载型催化剂制备技术，分别重构金属铜的电子结构和TiO2载体的还原性。 首次在低温条件下构建了非贵金属铜基催化剂上经典的强金属-载体相互作用（metal-，SMSI），从而实现了耐水、耐高温铜的可控制备催化剂。

长期以来，铜基催化剂因其价格低廉、活性高而被广泛应用于各种工业催化反应中。 然而，受塔曼温度较低的限制，铜纳米粒子在300℃以上很容易烧结聚集，导致失活，严重限制了其高温应用。 因此，构建能够稳定铜颗粒并从根本上限制其聚集和生长的保护层是解决这一问题的关键技术之一。 然而，金属铜的功函数低，氢活化能力弱。 很难诱导载流子物种迁移到其表面形成包裹，也无法像传统贵金属那样在温和条件下形成强的金属-载流子相互作用。

在这项工作中，协作团队利用自主研发的SP技术来改变Cu的外围电子环境。 同时，利用FSP技术增加氧化物中的晶格氧无序性，分别促进电子转移和载流子还原，实现了在300℃相对温和的条件下可以形成SMSI。 研究发现，在高温（550-800℃）CO2加氢（逆水煤气变换）反应条件下，铜基多相催化剂可连续稳定运行700小时，无任何颗粒生长。 该工作实现了铜催化剂上SMSI的构建和调控，阐明了催化剂表面的反应过程和催化机理，为提高铜基催化剂的水热稳定性提供了新的策略，有望进一步拓宽铜基催化剂的水热稳定性。 -铜基催化剂的温度应用。 场地。

近年来，孙健团队利用SP技术(Sci. Adv., 2018; ACS Catal., 2014)和FSP技术(ACS Catal., 2014)在CO2加氢以及先进纳米催化材料的制备和新应用方面取得了一系列成果., 2020; Chem. Comm., 2016) 开发了一系列与传统催化剂不同的催化材料，并已成功应用于加氢反应。氧化、重整和其他催化反应。

相关成果近期以“Ultra-high of Cu-based”为题发表在《自然通讯》（ ）上。 文章发表后，被《 》编辑评选为2021年5月以来催化领域发表的50篇最佳著作之一。本文第一作者为我所于嘉峰。 该工作得到了国家自然科学基金委、中国科学院青年促进会、辽宁省兴辽人才计划、大连市杰出青年科技人才计划、我所创新基金等项目的支持。 （文/图于嘉峰、孙健）

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