将煤,天然气或生物质衍生的合成气(合成气,CO+H2)催化转化为高含氧化合物(C2+oxy)是长期生产高价值燃料和化学品的有希望的途径。Rh基催化剂对高级含氧化合物具有稳健的固有选择性,是研究最广泛高级醇合成(HAS)催化剂。尽管通过将Rh与金属氧化物促进剂结合可以获得更高的含氧化合物产率,但是人们对促进催化剂的精细结构和促进剂在增强催化性能中的作用还没有很好地理解。近日,斯坦福大学Stacey F. Bent等多团队合作,发现MoO3可促进Rh纳米颗粒形成一种Mo代入Rh表面的新型催化剂结构,该催化剂的TOF增加66倍,且含氧化合物的产量也提高了。作者将原子控制合成,原位表征和理论计算相组合,理解了促进MoO3-Rh催化性能的促进剂-Rh相互作用。作者使用原子层沉积法,以精确的单层MoO3修饰Rh纳米颗粒,高度控制催化剂的结构。通过原位X射线吸收光谱,作者发现在反应条件下催化表面的原子结构由取代Rh纳米粒子表面的Mo-O组成。作者进一步通过DFT计算确定了MoO3的两个作用:首先,催化剂表面Mo-O的存在增强了CO的离解,还稳定了未促进催化剂中不存在的甲醇合成途径; 其次,Mo-O促进了氢的吸附,从而提高了反应中间体的氢化速率。
Arun S. Asundi, Stacey F. Bent*, et al. Understanding Structure-Property Relationships of MoO3-Promoted Rh Catalysts for Syngas Conversion to Alcohols. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b07460