钯(Pd)/沸石基催化剂在低温甲烷氧化反应中显示出广阔的应用前景。然而，在降低Pd使用量的同时提高Pd/沸石催化剂的低温性能仍然是一个挑战。

近日，纽约州立大学布法罗分校Eleni A. Kyriakidou报道了在0.5 wt% Pd/BEA（Pd(0.5)/BEA）中掺入Co可以显著提高甲烷（CH₄）氧化性能。特别是，Co负载量从0增加到1 wt%，CH₄的氧化活性不断提高，T₅₀（达到50%转化率的温度）从Pd(0.5)/BEA的超过500 °C降至352 °C（Pd(0.5)Co(1.0)/BEA）。同时，在250 °C时，Pd(0.5)Co(1.0)/BEA的CH₄氧化反应速率比Pd(1.0)/BEA高77%。

文章要点

1）CH₄程序还原、CO漫反射红外傅里叶变换光谱、H₂程序还原、O₂程序脱附、高角环形暗场扫描透射电子显微镜、能量色散X射线能谱和表观活化能研究表明，Co掺杂的促进作用是由于形成了高活性的PdO，而不是活性较低的离子型Pd。

2）Pd(0.5)Co(1.0)/BEA催化剂的稳定性测试结果表明，催化剂的CH₄氧化活性与Pd(1.0)/BEA相当，抗H₂O性能略有提高。

3）密度泛函理论（DFT）计算表明，在BEA中的离子交换中心（Al中心）上，Co比Pd更稳定。在双金属PdCo/BEA催化剂上，Co在离子交换中心比Pd更稳定，导致Pd的离子交换中心更少，离子Pd更少，形成了更多的PdO纳米簇。

参考文献

Junjie Chen, et al, Cobalt-Induced PdO Formation in Low-Loading Pd/BEA Catalysts for CH₄ Oxidation, ACS Catal.2021

DOI：10.1021/acscatal.1c00400

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c00400