根特大学Hilde Poelman、欧洲同步辐射装置、意大利Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati等发现Fe修饰的MgAl₂O₄催化剂展现出优良的催化剂基底作用，这是通过Fe的掺杂作用实现的。通过对新制的和H₂还原后的MgAl₂O₄和MgFeAlO₄进行研究其区别，作者通过X射线Raman散射方法对材料性质研究，对O的K边、Mg和Al的L_2,3边、Fe的M_2,3边分析。结果显示，MgAl₂O₄中Mg L_2,3和Al L_2,3边显示随机阳离子分布状态(random cation distribution)分布在四面体和八面体位点上，并且在1073 K还原前后没有明显变化，O信号显示强度降低，并且在还原处理后显示了限域状态。通过在MgAlO₂中加入8.9 %的Fe，导致Mg占据在四面体位置，同时Fe和Al占据了八面体位置。同时O的信号显示产生晶格畸变作用，通过还原处理实现了强度提高的O、Al晶格畸变。这种畸变和还原过程实现了对MgFeAlO₄晶体结构的重组，转变为MgFeO_x和MgFeAlO₄。通过这种处理方法，对晶格O的移动更有利，并提升了催化反应活性。

本文要点：

（1）Fe修饰的MgAl₂O₄催化剂在CH₄催化反应中起到非常好的反应活性，这是由于晶格氧的高活性导致，通过X射线Raman散射谱研究结果显示，高温还原反应过程中会发生结构重构现象。O K边吸收谱显示，高温还原后的材料中信号强度衰减，并且产生了尖锐的pre-dege峰，计算模拟结果显示，这种还原后的O的电子结构发生了限域作用，氧的价态降低。其中的pre-edge信号是由于吸附的O信号。

（2）通过高温还原处理过程，50 %的Fe得以还原为Fe²⁺，并引发了O和Al结构畸变，XRD结果验证了这个结论。通过这种结构的重构作用，氧的移动过程能够更好的进行，并产生了更好的CH₄催化反应活性。

参考文献

Alessandro Longo, Stavros Alexandros Theofanidis, Chiara Cavallari, Nadadur Veeraraghavan Srinath, Jiawei Hu, Hilde Poelman*, Maarten K. Sabbe, Christoph J. Sahle, Guy B Marin, and Vladimir V. Galvita

What makes Fe-modified MgAl2O4 an active catalyst support? Insight from X-ray Raman Scattering. ACS Catal. 2020

DOI：10.1021/acscatal.0c00759

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c00759