强金属-载体相互作用(SMSI)是多相催化剂上普遍存在的一种现象。
近日,浙江理工大学Renhong Li,新加坡南洋理工大学刘汶教授,Tej S. Choksi,福州大学Yu Tang报道了贵金属和二维TiB2载体之间存在SMSI的直接证据。
文章要点
1)研究发现,温度诱导的TiB2覆盖层包裹了金属纳米颗粒,形成了抗烧结的核壳纳米结构,金属负载量高达12.0 wt%。具有TiOx端基的TiB2表面是室温下催化甲酸脱氢反应的活性中心。
2)与传统SMSI需要平衡稳定性和活性不同,TiB2基SMSI同时提高了催化活性和稳定性。通过优化覆盖层的厚度和覆盖度,Pt/TiB2催化剂在10.0 m水溶液中表现出13.8 mmol g−1cat h−1的产氢率,没有任何添加剂或pH调节下,对CO2和H2的选择性>99.9%。
3)理论研究表明,TiB2覆盖层通过共价作用和静电作用相互作用稳定在不同过渡金属上。此外,通过计算得出的金属-TiB2相互作用的趋势与实验观察到的不同过渡金属上SMSI的程度完全一致。
这项研究介绍了一种新的方法来构建热稳定性和催化活性的金属/载体界面,用于可扩展的化学和能源应用。
参考文献
Renhong Li, et al, Strong Metal–Support Interaction for 2D Materials: Application in Noble Metal/TiB2 Heterointerfaces and their Enhanced Catalytic Performance for Formic Acid Dehydrogenation, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202101536
https://doi.org/10.1002/adma.202101536