催化界已经对强金属-载体相互作用(SMSI)和催化剂失活进行了数十年的深入研究。负载型金属氧化物中SMSI的促进通常与高温(> 500°C)下的H2处理有关,催化剂失活通常归因于烧结,活性金属的浸出,金属的过氧化以及强吸附反应中间体。
有鉴于此,橡树岭国家实验室Zili Wu和Felipe Polo-Garzon等人,使用稳态同位素瞬态动力学分析(SSITKA),CO吸附红外光谱,电子能量损失谱(EELS),透射电子显微镜(TEM)和程序升温氧化相结合,显示出在低温(低至190°C)的2-丙醇转化过程中原位发生SMSI会导致TiOx层部分覆盖Pd位点,从而改变了活性位点的性质并阻碍了反应速率。
本文要点
1)醇可以还原金属氧化物,因此假设醇的催化转化可以原位促进SMSI。
2)通过CO吸附红外光谱和电子能量损失光谱(EELS)表明,在低反应温度(低至190°C)下,通过SMSI,在2-丙醇转化过程中,发生了Pd/TiO2上Pd位点的覆盖。反应过程中(原位)SMSI的出现解释了反应温度变化时催化剂的明显失活现象。
3)稳态同位素瞬态动力学分析(SSITKA)表明,SMSI原位催化时,催化位点的本征反应活性不会随温度而改变;相反,可用的活性站点的数量会发生变化(当TiOx层在Pd NPs上迁移时)。在反应过程中产生的SMSI在室温下暴露在氧气下约15小时后完全逆转,这可能使它们至今难以识别。
参考文献:
Felipe Polo-Garzon et al. In Situ Strong Metal–Support Interaction (SMSI) Affects Catalytic Alcohol Conversion. ACS Catal., 2021.
DOI: 10.1021/acscatal.0c05324
https://doi.org/10.1021/acscatal.0c05324