目前，扩大费托（FT）工艺产生的原料组合的最新研究集中在设计复杂的催化剂组成并在反应合成条件下进行调节。通过这些研究，人们发现了具有明显金属价流变性的金属氧化物载体，可以将产物的选择性从烷烃转变为烯烃和含氧物。
近日，美国华盛顿州立大学Jean-Sabin McEwen报道了作为合理设计具有更高活性和选择性的钴基催化剂的第一步，确定了如何在金属氧化物簇合物和Co(0001)载体之间的界面上激活C−O键。
文章要点
1）研究人员假设，金属氧化物簇合物中的金属离子增强了CO的吸附，削弱了C−O键的强度，从而促进了CO反应物的解离。为了验证这一假设，研究人员开发了Ti4O8/Co(0001)、Zr4O8/Co(0001)和Mn8O8/Co(0001)的三个计算模型。此外，研究人员量化了CO在氧化物团簇和Co(0001)载体界面位置的吸附行为以及相应的IR光谱。将计算的CO伸展频率与其CO吸附能关联起来，并将CO伸展频率与C−O键长关联起来，并将这些结果与结合CO中化学键的变化联系起来。
2）研究发现，界面是CO吸附的最有利位置。吸附导致C−O键长增加，振动频率降低。从化学键分析来看，CO在这个位置的键级从3（气相）降到1。这种键级的降低是CO解离的一个必要的前驱体阶段。并得到了相应傅里叶变换红外(FTIR)光谱的实验测量结果的验证。此外，CO在界面位置的优异吸附性是由于电子从金属氧化物簇中的金属离子转移到CO中的O原子。研究人员在C-O键长和CO频率之间建立了线性关系，发现该关系与载体，金属氧化物簇的类型或吸附位点无关。
Renqin Zhang, et al, Promoting the Cleavage of C−O Bonds at the Interface between a Metal Oxide Cluster and a Co(0001) Support, ACS Catal. 2020
DOI：10.1021/acscatal.0c03205
https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c03205
