Wetenschap
Onderzoekers onthullen grensvlakopsluiting in de open ruimte van oxide-oxide-katalysatoren
Beperkte katalyse wordt beschouwd als een belangrijke strategie om chemische reacties te moduleren en de katalytische prestaties te verbeteren. Eerdere studies hebben aangetoond dat de toepassingen van het opsluitingseffect bij katalyse zich in een besloten nanoruimte afspelen. Of een open ruimte dit effect ook heeft, is echter nog onduidelijk.
Onlangs onthulde een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Bao Xinhe en prof. Fu Qiang van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) het effect van interface-opsluiting op de open ruimte in een In2 O3 -TiO2 katalysator tijdens een reverse water gas shift (RWGS) reactie. Het onderzoek is gepubliceerd in Journal of the American Chemical Society .
De onderzoekers mengden zich fysiek in2 O3 en TiO2 om een In2 te verkrijgen O3 -TiO2 katalysator voor de RWGS-reactie. Ze hebben geverifieerd dat het open oppervlak van TiO2 kan een besloten omgeving creëren voor In2 O3 , die de spontane transformatie van vrije In2 aanstuurde O3 nanodeeltjes in In-oxide nanolagen (InOx ) die op de TiO2 bedekt oppervlak tijdens RWGS.
Bovendien ontdekten de onderzoekers dat de gevormde InOx nanolagen waren gemakkelijk te creëren in zuurstofvacatures aan het oppervlak, maar waren tegen overreductie tot metallisch In in de H2 -rijke sferen, resulterend in verbeterde activiteit en stabiliteit vergeleken met de pure In2 O3 katalysator. Ze identificeerden dat de vorming van grensvlak-In-O-Ti-bindingen de In2 aandreef O3 dispersie en stabiliseerde de metastabiele InOx-laag.
Daarom hebben de onderzoekers aangetoond dat de InOx bovenlagen met een andere chemie dan hun vrije tegenhangers zouden op verschillende oxideoppervlakken kunnen worden opgesloten, wat het belangrijke opsluitingseffect op oxide-oxide-grensvlakken aantoont.
"Het interface-opsluitingseffect speelt een belangrijke rol in veel oxide-oxide-katalysatoren, die kunnen worden gebruikt om de katalytische prestaties te verbeteren", aldus prof. Fu.