在许多催化应用中，人们一直在追求在载体上的形成活性金属氧化物单相，以抑制不希望发生的反应，并确定直接的结构-性能关系。然而，这很难在纳米尺度上实现，在整个催化剂生长过程中，不均匀的金属-载体界面相互作用占主导地位，导致各种亚稳态氧化物的形核。

近日，韩国首尔大学Jongheop Yi，Jungwon Park报道了利用h-BN与铑氧化物之间独特的相互作用，成功制备了一种单相刚玉-Rh₂O₃(I)纳米催化剂。

文章要点

1）原子分辨透射电子显微镜(TEM)和第一性原理计算相结合显示，在煅烧过程中硝酸铑前驱体分解后，刚玉-Rh₂O₃(I)的（110）晶面优先附着在h-BN表面。

2）研究人员将所制备的h-BN负载的单相Rh₂O₃(I)纳米催化剂可用于催化甲烷部分氧化（MPO；CH₄+0.5O₂↔CO+2H₂）这一有效的甲烷转化反应。结果显示，使用Rh/h-BN催化剂，实现了高度控制的MPO工艺，仅从直接路线生产合成气，并保持其优越的催化活性。此外，在化学环化MPO的等温甲烷反应中实现了高CO选择性（~90%），并显著减少了焦炭沉积。

这种可高度控制MPO的单相铑氧化物纳米催化剂可用于H₂/CO比为2的合成气生产，其适用于大多数下游化学工艺，如甲醇和费托合成。

参考文献

Younhwa Kim, et al, Single-phase formation of Rh₂O₃ nanoparticles on h-BN support for highly controlled methane partial oxidation to syngas, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202110292

https://doi.org/10.1002/anie.202110292