Science:剖析NOx选择性催化还原中铜离子形成的动态多核位点

【引言】

单相非均匀催化剂有望结合均匀相和非均匀相催化剂的特点，从而具有规则的和结构可调谐的活性位点，实现精确的催化功能。若将其整合到具有热稳定性的多孔固体宿主中，便于基底接触到这些位置并将产物与催化剂分离。在传统的定义中，单位点催化剂含有分离的活性位点，使得每个活性位点的反应速率与其空间邻近度无关。据报道，在催化CO氧化成CO₂，选择性氢化和水煤气变换的反应中单一金属原子掺入固体氧化物就遵循上述传统的单位点行为。

【成果简介】

北京时间2017年9月1日，Science在线发表了一篇圣母大学William F. Schneider和普渡大学Rajamani Gounder（共同通讯）等人题为“Dynamic multinuclear sites formed by mobilized copper ions in NO_x selective catalytic reduction”的文章，该团队结合稳态和瞬态动力学测量，x射线吸收光谱和第一原理计算，证明了在反应条件下，移动的Cu⁺可以通过沸石孔隙并形成瞬态离子对，这种瞬态离子对涉及到O₂介导的Cu^I→Cu^II氧化还原步骤与选择性催化还原（SCR）的整合。静电束缚到框架Al中心限制了每个离子可以探测的数量，从而限制了形成离子对的能力。单个原子多核位点的动态的，可逆的形成显示了一个有趣的现象：多核位点会落在异质或均相催化剂的常规界限之外。

【图文导读】

图1 Cu密度与SCR速率依存关系

图2 铜密度与铜氧化态的依存关系

图3 O₂将Cu^I 氧化的氧化动力学

图4 O₂ 吸附和氧化 Cu^I(NH ₃)₂当量的模拟

图5 模拟Cu-Al间距升至11 Å的过程中来自电荷补偿Al的Cu^I(NH₃)₂的扩散

图6 低温SCR催化循环

文献链接：Dynamic multinuclear sites formed by mobilized copper ions in NO_x selective catalytic reduction（Science,2017,DOI:10.1126/science.aan5630）

本文由材料人学术组Allen供稿，材料牛整理编辑。

材料牛网专注于跟踪材料领域科技及行业进展，这里汇集了各大高校硕博生、一线科研人员以及行业从业者，如果您对于跟踪材料领域科技进展，解读高水平文章或是评述行业有兴趣，点我加入编辑部大家庭。

欢迎大家到材料人宣传科技成果并对文献进行深入解读，投稿邮箱tougao@cailiaoren.com。

投稿以及内容合作可加编辑微信：xiaofire-18，吴玫，我们会拉各位老师加入专家群。

仪器设备、试剂耗材、材料测试、数据分析，找材料人、上测试谷！