Fig. 1:Caratterizzazioni microscopiche. Le barre della scala di (a1-a3), (d1–d3), e (e1-e3) corrispondono a 500 nm, quello di b3 corrisponde a 100 nm, quelli di b1, b2, c2, e c3 corrispondono a 50 nm, quello di c1 corrisponde a 20 nm, e quelli di (a4-e4) corrispondono a 2 nm. Immagini TEM di a1 c-Cu2O-682 come sintetizzato, b1 c-Cu2O-109, c1 c-Cu2O-34, d1 o-Cu2O, e e1 d-Cu2O NC. Immagini TEM di a2 1% ZnO/c-Cu2O-682 come sintetizzato, b2 1%ZnO/c-Cu2O-109, c2 1%ZnO/c-Cu2O-34, d2 1%ZnO/o-Cu2O, e catalizzatori e2 1% ZnO/d-Cu2O. Immagini TEM e HRTEM di come-sintetizzate (a3, a4) 1% ZnO/c-Cu-682, (b3, b4) 1% ZnO/c-Cu-109, (c3, c4) 1% ZnO/c-Cu-34, (d3, d4) 1% ZnO/o-Cu, e (e3, e4) catalizzatori 1%ZnO/d-Cu. Frange a reticolo di 1,80, 2.08, 2.50, e 2.81 Å corrispondono rispettivamente alla spaziatura di Cu{200}, Cu{111} (scheda JCPDS N. 89-2838), ZnO esagonale{101}, e ZnO{100} (scheda JCPDS N. 89-1397) piani di cristallo. Gli inserti mostrano i corrispondenti modelli di diffrazione elettronica delle immagini TEM. Credito:DOI:10.1038/s41467-021-24621-8
Il team di ricerca guidato dal Prof. Huang Weixin e Assoc. Prof. Zhang Wenhua della University of Science and Technology of China dell'Accademia cinese delle scienze, collaborando con il Prof. Wang Ye dell'Università di Xiamen, studiato sulle reazioni di water gas shift (WGS) e di idrogenazione della CO.
Hanno osservato la ricostruzione in situ del catalizzatore dipendente dalla struttura del Cu e dall'atmosfera di reazione, e determinato che Cu Cu(100) -interfaccia ZnO idrossilato e Cu Cu (611) La lega di Zn era i siti attivi del catalizzatore Cu-ZnO per la reazione WGS e l'idrogenazione della CO alla reazione del metanolo, rispettivamente. Questo studio è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura .
Dall'introduzione del concetto di "sito attivo, " identificare la struttura del sito attivo del catalizzatore è diventato il "Santo Graal" nella reazione catalitica eterogenea. Questo tipo di struttura del sito attivo dipende dalla reazione chimica catalizzata.
Cu-ZnO-Al 2 oh 3 catalizzatore è ampiamente utilizzato nello spostamento del gas dell'acqua commerciale (WGS, CO + H 2 O → CO 2 + H 2 ) e idrogenazione della CO a metanolo (CO + 2H 2 → CH 3 OH), però, le strutture catalitiche del sito attivo di Cu-ZnO-Al 2 oh 3 catalizzatore in queste due azioni rimangono poco chiare.
In questo studio, i ricercatori hanno preparato il catalizzatore ZnO / Cu ben strutturato tramite il metodo di riduzione del mantenimento della morfologia basato sul ZnO / Cu ben strutturato 2 Oh, e studiato sistematicamente il comportamento catalitico del catalizzatore ZnO/Cu nell'idrogenazione WGS e CO a metanolo con l'aiuto della tecnologia di caratterizzazione in situ e del calcolo teorico. Hanno scoperto che nella reazione di cambiamento del gas dell'acqua, ZnO/c-Cu Cu(100) catalizzatore ha mostrato la più alta attività catalitica, e la sua prestazione catalitica era correlata positivamente con il numero di Cu(I)Cu Cu(100) -Siti di interfaccia ZnO.
Inoltre, i ricercatori hanno osservato la formazione in situ della lega CuZn nella reazione di idrogenazione della CO a metanolo. La formazione della lega CuZn è stata positivamente correlata con il numero di siti di difetti superficiali di Cu, e si è formato più facilmente nel sito del difetto superficiale di c- Cu Cu(100) (Cu (611)). La velocità di formazione del metanolo catalizzata da ZnO / Cu Cu(100) catalizzatore è correlato positivamente con il numero di siti della lega CuZn. Combinando questi risultati con il calcolo teorico, i ricercatori hanno determinato che Cu Cu (611) La lega di Zn è il sito attivo catalitico.
Il prof. Huang ha proposto il concetto di "catalizzatore modello nanocristallino, " e ha svolto ricerche sulla chimica della superficie catalitica e ha determinato i siti attivi del catalizzatore e il meccanismo catalitico in condizioni di reazione catalitica industriale. In lavori precedenti, il suo gruppo ha studiato i nanocristalli strutturati Cu2O/Cu, e una serie di risultati sono stati pubblicati in Angewandte Chemie (nel 2011, 2014, e 2019) e Comunicazioni sulla natura .
