ACS Catal.：Ir/hBN协同催化N2O转化和丙烷选择性氧化

催化计 · 公众号 · · 2024-08-28 20:04

正文

纳米催化群-1： 256363607

通过 N ₂ O 作为温和的氧化剂进行烷烃的增值转化是具有前景而且缓解全球变暖问题并且经济的方法，但是同时活化 N ₂ O 和烷烃分子容易发生过度氧化，并且导致产物选择性非常低。

有鉴于此， 浙江大学王海强教授、吴轩浩研究员等 报道从调节催化活性和选择性的角度，设计合成了 Ir/hBN 催化剂，实现了载体向金属的反向电子转移，从而形成双重催化活性位点，将氧化还原中心分隔开。

本文要点

要点1. 通过原位近常压 NAP-XPS 测试和 DFT 理论计算，验证形成双重催化活性位点，并且氧化还原中心相互分离。

要点2. Ir/hBN 催化剂在 450 ℃ 进行丙烷（ C ₃ H ₈ ）选择性氧化， N ₂ O 转化率达到 99.5 % ，合成气的产量达到 95.9 mol CO kg _cat ^-1 h ^-1 和 41.9 mol H ₂ kg _cat ^-1 h ^-1 。

要点3. 电子密度高的 Ir 界面位点（ Ir ^δ- ）附近能够增强 N ₂ O 吸附，改善切断 N-O 化学键，生成催化活性 O* 。面上的金属态 Ir ⁰ 位点能够活化 C ₃ H ₈ ，促进丙烷的脱氢和裂解。这种 H* 和 O* 中间体分离和受阻的 H* /O* 溢流的催化剂设计非常有效的改善生成 H ₂ 产物。 C ₃ H ₈ 生成 *CH ₂ 能够移动并且与界面 Ir* 位点结合的 O* 进行反应，氧化生成 CO ₃ ^2- ，随后释放 CO 。这项研究为理解 N ₂ O 释放 O 原子如何改善烷烃的选择性氧化。

Yunshuo Wu, Yuxin Sun, Xuanhao Wu*, Haiqiang Wang*, and Zhongbiao Wu, Reversed Charge Transfer Enables Dual Active Sites on Ir/hBN for Synergistic N ₂ O Valorization and Propane Selective Oxidation, ACS Catal. 2024, 14, 13520–13530

DOI: 10.1021/acscatal.4c03697

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.4c03697

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