负载型金属纳米颗粒在通过多相催化实现各种化学转化中起着核心作用。最近,单位点催化剂(SSCs)的发现开辟了催化的新研究领域,其单金属中心通过与相邻原子(例如N或O)的相互作用固定在载体上。近日,劳伦斯伯克利国家实验室Ji Su,Gabor A. Somorjai等研究发现,单位点催化剂Pt1/CeO2可大大提高了正己烷重整反应中环化和芳构化的选择性。
本文要点:
1)作者通过改进的抗坏血酸辅助还原方法合成了Pt1/CeO2催化剂。实验表明,在350℃下,单位点Pt1/CeO2催化剂正己烷对环化和芳构化的选择性均高于86%。Pt1/CeO2在400℃时的TOF为58.8 h-1,接近Pt团簇/CeO2(61.4 h-1),远高于Pt尺寸为2.5 nm和7 nm 的Pt纳米颗粒/CeO2。
2)结合环戊烷(MCP)重整的催化结果,正己烷的脱氢环化和进一步的芳构化归因于环中间产物在单位点Pt1/CeO2催化剂上具有较好的吸附。另一方面,具有多个相邻的Pt活性位点的簇和纳米颗粒Pt/CeO2样品有利于C-C键裂解反应。
该工作揭示了不同大小Pt催化剂的烃类活化原理,为合理设计新型多相催化剂提供了启发作用。
Shuchen Zhang, et al. Insights into the Mechanism of n-Hexane Reforming over a Single Site Platinum Catalyst. J. Am. Chem. Soc., 2020
DOI: 10.1021/jacs.0c07911