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ChemCatChem:丙烷完全氧化对氧化铈负载铂的结构不敏感性研究2024-01-11
传统上通常认为,催化反应依据反应活性是否随催化剂的尺寸变化可以分为“结构敏感反应”与“结构非敏感反应”。例如,较大的金颗粒基本是催化惰性的,而金纳米颗粒对多种催化反应(如一氧化碳催化氧化)有较高活性。因此可以说一氧化碳催化氧化是一种结构敏感反应。

然而,仅使用尺寸作为催化活性的描述符是远远不够的。催化剂尺寸的变化同时也会引起几何构型、电子结构、金属-载体界面、低配位位点比例等因素的变化,影响反应物分子和中间产物的吸附行为,从而最终影响催化行为。与之相反,结构非敏感反应仅在表观上体现出催化活性不具有尺寸依赖性。断言催化剂尺寸完全不改变催化反应的基元步骤过于武断。传统的催化反应分类需要进一步讨论。

上海科技大学刘朋昕教授和浙江师范大学鲁继青教授课题组报道了丙烷完全氧化反应对氧化铈负载的不同尺寸铂的结构不敏感性研究。虽然反应速率与铂物种的大小无关,但反应动力学与铂物种的大小高度相关。在铂单原子上和铂纳米颗粒上,丙烷和氧气呈现竞争吸附。反应级数研究表明,丙烷和氧气在铂单原子上的吸附要更容易。铂单原子有利于丙烷和氧气的同时活化,但由于氧气的反应级数为负数,整体上表现出与铂纳米颗粒相近的催化活性。该研究为理解结构非敏感反应中催化剂的构效关系奠定了基础。

 

 

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文信息

On the Structure Insensitivity of Propane Total Oxidation over Pt/CeO2: A Comparison between Single Atoms, Clusters and Nanoparticles

Biwen Gao, Kefeng Zhang, Prof. Dr. Yu Wang, Prof. Dr. Jiqing Lu, Prof. Dr. Pengxin Liu

ChemCatChem

DOI: 10.1002/cctc.202301160