氧化锰是提高钴基费托合成（FTS）催化剂活性和选择性的有效助剂。以往的研究表明，位于Co-MnO周围的Co原子对CO的吸附比吸附在Co位上的CO更强，更容易发生C-O键断裂，从而提高了C₅₊的选择性。对于全面了解FTS促进作用，直接表征Co纳米颗粒与MnO之间活性界面的形成和结构至关重要。扫描透射电子显微镜（STEM）方法适用于通过成像，利用能量色散光谱（EDS）元素映射和空间分辨电子衍射（一种称为扫描纳米束衍射的技术）直接表征纳米级特征。但是，这些技术要求催化纳米颗粒不重叠且轮廓分明，这对于多孔金属氧化物FTS载体上的纳米颗粒而言并不适用。

有鉴于此，美国加州大学伯克利分校Alexis T. Bell报道了通过将Co负载在无孔氧化铝纳米球（Co/ANS）上来制备FTS模型催化剂。Mn促进的Co/ANS的活性和选择性与负载在多孔氧化铝上的Mn促进的Co结果相似。使用STEM-EDS和扫描纳米束衍射研究了Co和Mn相的结构和组成以及空间关系。

文章要点

1）在ANS上负载Co的优点是，可以容易地将Co和Mn的位置和相与氧化铝载体区分开，并且该载体比多孔载体更加耐来自电子束的破坏。 Mn促进的Co/ANS的STEM-EDS元素图谱显示，煅烧后的催化剂含有Co和Mn高度分散的氧化物颗粒纳米颗粒。相比之下，在反应和钝化后获得的EDS图谱显示彼此相邻的Co富集区和Mn富集区。

2）EDS直方图显示Mn/Co比和非均匀性从反应前的0.83±0.12增加到催化剂还原和使用后的1.3 7±0.162，表明Mn从载体表面向Co纳米粒子迁移。利用扫描纳米束衍射观察到纳米颗粒从煅烧催化剂的四方尖晶石Co_3-xMn_xO₄到反应后空气中相邻的Co₃O₄和MnO₂区域的演化过程。重要的是，这种信息可以很容易地通过扫描纳米束衍射获得，这使得同时获得纳米分辨结构和晶体相信息成为可能。

3）这项技术还证明了纳米球载体在制备模型催化剂方面的用途，这些催化剂非常适合用电子显微镜，特别是STEM-EDS和扫描纳米束衍射进行研究。而扫描纳米束衍射技术极具应用价值，其能够以高空间分辨率表征催化剂结构。

David M. Koshy, et al, Scanning Nanobeam Diffraction and EDS Characterization of a Model Mn-Promoted Co/Al₂O₃-Nanosphere Catalyst for Fischer-Tropsch Synthesis,  ACS Catal., 2020

DOI：10.1021/acscatal.0c02546

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02546