Ru催化剂上CO氧化活性表面的研究.docVIP

 Ru 催化剂上 CO 氧化活性表面的研究# 王欣，唐振艳，翁雪霏，张丽华，陈明树，万惠霖** （固体表面物理化学国家重点实验室，醇醚酯化工清洁生成国家工程实验室，厦门大学化学 5 10 15 20 25 化工学院，厦门 361005） 摘要：Ru 基催化剂 CO 氧化的催化活性表面是 RuO2 或化学吸附氧覆盖的金属表面一直是争 议的热点。本文应用稳态动力学测试和瞬态动力学的程序升温反应详细考察了负载型还原态 和氧化态的 Ru/SiO2 催化剂 CO 催化氧化相对活性，结合原位谱学技术表征了活性表面。研 究表明还原态 Ru/SiO2 催化剂的 CO 催化氧化活性明显高于氧化态 Ru/SiO2 催化剂的活性， 反应过程中催化剂主要是以还原态形式存在，并形成化学吸附氧覆盖的表面。在计量化学反 应条件下化学吸附氧覆盖表面是 Ru-基催化剂上 CO 氧化的一种主要活性表面。 关键词：物理化学；CO 催化氧化；原位谱学表征；催化剂活性相；Ru 基催化剂 中图分类号：O643.31 Catalytic Active Surface for CO Oxidation over Supported Ru Catalysts WANG Xin, TANG Zhenyan, WENG Xuefei, ZHANG Lihua, CHEN Mingshu, WAN Huilin (State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces, National Engineering Laboratory for Green Chemical Productions of Alcohols-Ethers-Esters, Department of Chemistry, College of Chemistry and Chemical Engineering, Xiamen University, Xiamen 361005) Abstract: The active surface for CO oxidation over Ru-based catalysts is still controversial. In this paper, both steady-state kinetics measurements and temperature programmed reaction were used to study the catalytic activities for CO oxidation over the reduced and oxidized Ru/SiO2 catalysts. The results revealed that the reduced Ru/SiO2 is significantly more active for CO oxidation than the oxidized one. Metallic Ru covered with a monolayer of chemisorbed oxygen was identified to be the active surface by in-situ infrared and Raman spectroscopies. Key words: Physical Chemistry; CO oxidation; in-situ spetroscopy; catalytic active surface; Ru catalysts 30 0 引言 Ru 基催化剂是合成氨反应最好的催化剂之一，也是费托合成的高效催化剂，在多相催 化、有机合成、药物化学、太阳能电池和特殊材料等领域都有广泛的应用[1-3]。金属 Ru 表面 上的 CO 催化氧化反应性能与 Pt 族其它金属 (Pd、Pt、Rh) 相比有较大差异。在超高真空条 35 40 件下 Ru 金属的活性最低[4, 5]，但在相对较高的压力和较低的反应温度 (≤ 450 K) 时，负载的 Ru 纳米颗粒显示了较高的活性[6]。Ru 的这种反常性质是超高真空条件下表面科学研究和较 高压力下真实催化反应“压力差异”的一个典型例子。 氧化反应催化剂的活性和选择性，与催化剂表面氧物种的键强度及电荷状态均有关。 Ru 基催化剂上氧物种主要包括 Ru 上的化学吸附氧和 Ru 氧化物的晶格氧[7]，关于 Ru 基催 化剂上 CO 氧化反应的活性相，不同的研究组存在较大分歧。Goodman 和 Peden 等[8]认为在 基金项目：教育部博士点基金(200803841011)；教育部重大研究计划(309019)；教育部创新团队(IRT1036) 作者