刘岳峰等揭示碳化钛表面的钛氧物种与钴的相互作用促进费托合成反应活性

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近日，我所电镜技术研究组（DNL2002）刘岳峰副研究员等与上海交通大学刘晰特别研究员合作，在碳化物作为载体的钴基费托合成研究中取得新进展，借助环境透射电子显微镜等原位表征技术，揭示了还原过程中碳化钛表面的钛氧物种到金属钴表面的原位迁移现象，这种增强的金属-载体的相互作用促进了费托合成反应活性。

　　过渡金属碳化物因其独特的电子结构和优良的催化性能成为新型催化材料领域的研究热点，然而过渡金属碳化物表面氧物种的影响和作用往往被忽略。研究团队在前期工作（ACS Catal，2013；Nature Communications，2016；Angew. Chem. Int. Ed.，2020；ACS Catal.,2020）的基础上，以高机械强度、导热性能良好的多孔碳化硅（β-SiC）为基础载体，并在β-SiC的高温碳化过程中引入Ti物种，得到TiC-SiC载体。引入的TiC增强了活性金属钴与载体的相互作用，促进了钴纳米粒子的有效分散。借助于原位电镜技术，并结合原子尺度分析能力的电子能量损失谱学（EELS）分析，该工作发现了在还原过程中碳化钛表面的钛氧物种迁移到了金属钴的表面，因此TiC表面的钛氧物种与钴纳米粒子之间的相互作用提高了反应的本征活性。此外，该工作还首次阐明了钴纳米粒子在惰性载体上还原过程的结构动态变化。
　　相关工作以“Surface Oxygenate Species on TiC Reinforce Cobalt Catalyzed Fischer-Tropsch Synthesis” 为题，于近日发表在ACS Catalysis上。该工作的第一作者是我所DNL2002组博士后蒋倩。该工作得到了国家自然科学基金、辽宁省“兴辽英才计划”、中科院青年创新促进会、博士后面上基金等项目的资助。（文/图 蒋倩）
　　文章链接：https://doi.org/10.1021/acscatal.1c00150


       文章来源：大连化物所
       刘岳峰，中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室副研究员。主要研究方向为清洁能源合成、纳米碳催化以及纳米催化材料的微结构研究。目前主持自然科学基金重大研究计划培育项目和青年基金项目。已在Nature Communictions， ACS Catalysis，Journal of Catalysis，Green Chemistry，Applied Catalysis B，ChemSusChem，Journal of Materials Chemistry A等国际知名期刊发表SCI学术论文30余篇。长期应邀作为审稿人评审ACS Catalysis，Applied Catalysis B，Carbon等杂志论文，并于2015年6月获得Elsevier杂志社杰出贡献审稿人称号。
        刘晰博士，上海交通大学化学化工学院特别研究员，博士生导师，2008年获德国马普协会Fritz-HaberInstitute博士学位。2009-2014年先后在英国卡迪夫大学和丹麦技术大学任副研究员、研究员。主要研究方向包括异相催化反应机理研究，原位透射电镜研究原子尺度与催化相关的物理化学反应过程，纳米尺度下的电荷/价电信息等，在Science、Nat.Commun.、Angew.Chem.、J.Am.Chem.Soc.等刊物上发表论文50余篇。