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    原位同步輻射譜學方法助力新型催化劑的結構探測

    時間:2019年02月01日 點擊數: 出處: 編輯:

      針對能源和環境相關的國家重大需求和科學前沿研究問題,近年來北京同步輻射裝置(BSRF)X-射線譜學實驗站致力于原位實驗平臺的發展,其中的時空分辨原位X-射線吸收光譜(XAS)技術和方法為一些原創性研究課題提供了重要的研究手段。

      1月31日,BSRF用戶中國科學技術大學韋世強教授等課題組在 nature雜志發表了氫燃料電池的新型催化劑文章“Atomically dispersed iron hydroxide anchored on Pt for preferential oxidation of CO in H2”,研究人員利用原子層沉積技術,首次在SiO2擔載的Pt金屬納米顆粒表面上精準構筑出單位點Fe1(OH)x物種,進而形成了一種新型的Fe1(OH)x-Pt單位點界面催化劑結構。在富氫氛圍一氧化碳氧化反應中,他們利用該催化劑首次在-75°C至110°C的超寬溫度區間,成功實現了100%選擇性地一氧化碳完全去除,突破了現有的一氧化碳氧化反應中,催化劑工作溫度高和溫區窄的兩大瓶頸限制,為解除氫燃料電池一氧化碳“中毒休克”危機,延長電池壽命,拓寬電池使用溫度環境以及其民用推廣等方面掃清了重大障礙。

      該工作中,韋世強教授課題組利用BSRF原位X-射線譜學平臺,發現Fe1(OH)x物種在催化反應氣氛中的結構是Fe1(OH)3,Fe1原子與Pt納米顆粒表面Pt原子形成Fe1-Pt的金屬鍵,并且驚奇地發現該物種具有超高還原特性,在室溫就實現氫氣還原生成Pt-Fe1(OH)2,確定了在Pt顆粒表面上形成的Pt-Fe1(OH)3單位點界面是其催化活性中心,揭示了其催化反應機理。

      論文鏈接DOI:10.1038/s41586-018-0869-5

       

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