合成稀合金催化剂的一般策略是将过渡金属分散在铸币金属(铜、银和金)的表面，使过渡金属在活性较低的主体金属中以原子尺度的系综形式存在。
近日，加州大学洛杉矶分校Philippe Sautet，佛罗里达大学盖恩斯维尔分校Jason F. Weaver发现稀Ti-Cu(111)合金对于将乙醇转化为乙烯具有高度选择性。
文章要点
1）程序升温反应光谱(TPRS)显示，吸附乙醇在约10%Ti的Ti-Cu(111)表面上脱氧，在接近400K的温度下产生气态C2H4和H2。扫描隧道显微镜和吸附CO的振动光谱表明Ti通过与乙醇反应，表面位点被氧化为TiOx，在使用乙醇进行重复TPRS实验期间，导致反应选择性从C2H4变为乙醛生产。
2）由密度泛函理论(DFT)计算得出的TPRS模拟证实，Cu(111)表层内的Ti系综可促进中等温度下的乙醇脱氧，并揭示了随着Ti系综尺寸的增加，气态C2H4和H2生产的活性和选择性显着增强从单体增加到三聚体。DFT表明，将锡系综尺寸从n=1增加到3会增加CO键断裂过程中释放的吸附O原子的稳定性，从而促进乙醇脱氧。计算表明，与Ti结合的O原子通过使吸附的C2H4及其脱氢产物不稳定，进一步提高了C2H4的产量，并且随着Ti整体尺寸从单体增加到三聚体，这种不稳定效应变得更加明显。
3）结果表明，稀释的Ti-Cu(111)合金在中等温度下促进乙醇转化为乙烯，并表明这种表面化学性质受到Ti整体尺寸和C−O裂解过程中释放的吸附O原子的强烈影响。
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Junjie Shi, et al, High Selectivity and Activity of Ti-Cu(111) Dilute Alloys for the Deoxygenation of Ethanol to Ethylene, ACS Catal. 2023
DOI: 10.1021/acscatal.3c02530
https://doi.org/10.1021/acscatal.3c02530
