甲醇蒸气重整反应为合成清洁氢气提供了有效方法，其中生成的氢气能够直接用于燃料电池，但是该过程中需要合适活性的催化剂。有鉴于此，开姆尼茨工业大学Marc Armbrüster等报道了In_xPd_y/In₂O₃复合结构气凝胶材料展示了高达99 %的CO₂选择性，这种优异的选择性是由于材料中界面化学结合的活性氧物种导致，作者通过同位素标记方法表征进行验证。此外，发现动力学、温度相关的金属间物种-氧化物构成平衡状态，从而改善材料的催化性能。得到的金属间催化剂紧密结合在还原的氧化剂支持基底材料上，形成了对反应选择性起到决定性作用的还原性催化位点，实现通过Mars-van Krevelen反应机理进行催化反应，展示了对CO₂杰出的反应选择性。

本文要点：

（1）

首先合成了Pd/In₂O₃气凝胶催化剂，随后还原为金属间物种InPd，这种金属间InPd通过RMSI作用紧密结合在高比表面积In₂O₃气凝胶基底上，由此作用甲醇蒸气重整催化反应的活化温度降低了60 ℃。催化反应测试结果显示，在300 ℃气凝胶催化剂展示了高达99 %的CO₂选择性。

（2）

通过InPd/In₂O₃催化剂进行活性对比测试，通过XRD、TEM表征发现温度相关的反应晶相变化过程，这个过程是由于RMSI、生成活性界面氧化物层导致。¹⁸O同位素标记实验结果显示界面上化学结合氧物种参与到反应中。

（3）

在300 ℃反应的过程中，金属PdIn、氧化物种协同催化作用，导致该催化反应具有非常高的CO₂选择性。在250 ℃、400 ℃中，催化剂的还原活性受到抑制，导致金属间物种包覆、或者导致受限In₃Pd₂氧化。金属间物种包覆、缺少氧化物/表面活性氧物种都会导致催化活性的衰减。

参考文献

Nicolas Köwitsch, Lukas Thoni, Benjamin Klemmed, Albrecht Benad, Paul Paciok, Marc Heggen, Isabel Köwitsch, Michael Mehring, Alexander Eychmüller, and Marc Armbrüster*, Proving a Paradigm in Methanol Steam Reforming: Catalytically Highly Selective In_xPd_y/In₂O₃ Interfaces, ACS Catal. 2021, 11, XXX, 304–312

DOI: 10.1021/acscatal.0c04073

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c04073