具有不同Si/Al比例和不同Cu担载量的Cu修饰的菱沸石分子筛受到CH4催化氧化的广泛研究,人们发现Si/Al比例和Cu担载量导致催化活性不同,是由于形成活性中心位点具有区别。
有鉴于此,苏黎世理工大学Jeroen A. van Bokhoven、瑞士保罗谢勒研究所Vitaly L. Sushkevich等通过塞流反应器试验、原位FTIR、XAS表征说明Cu担载量降低,导致反应活性和氧化还原朝向更高的温度区间,而且能够增加CH3OH的选择性,提高Cu的利用效率。
本文要点
(1)
原位ESR、Raman、UV-Vis、PL光谱等表征说明催化活性变化的趋势与单个Cu原子的活性位点有关,结构为Cu2+和[CuOH]+,在比较低的Si/Al比例和较低的Cu担载量。
(2)
在比较高的Si/Al比例或者更高的Cu担载量,能够形成两种[Cu2(μ-O)]2+位点,导致趋势朝着相反的方向变化。原位ESR和UV光谱表征说明,随着Si/Al比例增加,单个Cu原子位点的表观活化能降低,但是双原子Cu位点并不受到影响。
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Andreas Brenig, Jörg W. A. Fischer, Daniel Klose, Gunnar Jeschke, Jeroen A. van Bokhoven, Vitaly L. Sushkevich, Redox and Kinetic Properties of Composition-Dependent Active Sites in Copper-Exchanged Chabazite for Direct Methane-to-Methanol Oxidation, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202411662
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202411662