关于甲烷燃烧中的水抑制作用的分歧可以部分归因于所研究的催化体系的复杂性。粒径，载体相互作用，晶体结构和活化策略可能影响催化过程，从而影响活性位点的状态和行为。然而，由于不能同时直接观察到氧气和钯，因此有限的实验方法不能直接证明表水对钯物种的作用和行为。光谱方法对于研究原位和操作条件下的催化体系特别有用。在所有原位光谱方法中，具有出色表面灵敏度的原位APXPS，可直接表征相关的界面，例如固体气体，液体蒸气和固体-液体。
有鉴于此，苏黎世联邦理工学院Jeroen A. van Bokhoven，Luca Artiglia报道了通过原位APXPS表征，研究了在逐渐升高的温度下暴露于不同混合物的钯箔上的反应。
文章要点
在不同的温度和不同的气体环境下，Pd（0），表面PdOx和PdO的演变都遵循：1）水通过将表面的氧化钯转化为表面的羟基来抑制甲烷燃烧反应。钯羟基阻断了用于甲烷吸附的配位不饱和钯位点和用于甲烷活化的相邻氧化位。甲基反应中间体的吸氢过程也受到抑制。氢氧化钯的形成不是水对钯箔催化剂甲烷燃烧的抑制作用的结果。
2）水吸附在表面的氧空位上，随后被去质子化，并在相邻的Pd-O位点上形成第二个羟基。在水的存在下形成大量的表面钯羟基会阻碍气相中氧气的吸附，从而延缓了块状PdO的形成。因此，在水的存在下，氧空位不能被来自主体的氧迁移所填充，并且这种作用有助于对甲烷燃烧的水抑制作用。
Xiansheng Li, et al, Role of water on the structure of palladium for methane complete oxidation, ACS Catal., 2020
DOI：10.1021/acscatal.0c01069
https://doi.org/10.1021/acscatal.0c01069
