研究前沿：实时测温单纳米粒子-催化反应中 | Nature Catalysis

今日新材料 · 公众号 · · 2025-02-05 00:23

正文

在催化反应中，热量会影响活性位点的局部温度和性能，从而导致催化剂降解和失控。然而，通常缺少广泛适用的测温方法，选择性地探测催化活性相（反应发生的地方）的温度。

今日，比利时根特大学（Ghent University）Matthias Filez，Christophe Detavernier等，在Nature Catalysis上发文，探索了扩展X射线吸收精细结构测温法，监测活性Ni纳米颗粒的动态原位温度，并从金属氧化物载体完全去卷积。

在甲烷的干重整过程中，反应的吸热性导致Ni纳米粒子成为局部热沉heat sinks，温度偏离反应器温度90°C。通过在单个纳米粒子水平上的温度测量，绘制了纳米粒子的能量平衡图，并将温度与反应动力学联系起来。

这种广泛适用的方法，覆盖了催化相关的整个温度范围，分别监测各个催化剂组分的温度。将扩展X射线吸收精细结构测温法应用于全局范围内的现有数据集，有助力理解多相催化中的反应诱导温度现象。

Selectively monitoring the operando temperature of active metal nanoparticles during catalytic reactions by X-ray absorption nanothermometry.

X射线吸收纳米测温技术：精准监测催化反应中活性金属纳米颗粒的实时温度

图1: 概念示意图。

图2: EXAFS和温度之间关系。

图3: DRM和RWGS反应期间，Ni纳米粒子温度的动态EXAFS测温法。

图4: DRM期间，Ni纳米粒子中的振荡温度和能量平衡合理化。

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