Suppr超能文献

离子镍嵌入氧化铈中具有高比 CO 甲烷化活性。

Ionic Nickel Embedded in Ceria with High Specific CO Methanation Activity.

机构信息

Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé, ICPEES UMR 7515 CNRS-Université de Strasbourg, 25 Rue Becquerel, 67087, Strasbourg, France.

European Synchrotron Radiation Facility, CS 40220, 38043, Grenoble Cedex 9, France.

出版信息

Angew Chem Int Ed Engl. 2023 Jun 19;62(25):e202302087. doi: 10.1002/anie.202302087. Epub 2023 May 10.

Abstract

CO hydrogenation to methane is gaining increasing interest as one of the most promising ways to store intermittent renewable energy in the form of chemical fuels. Ni particles supported on CeO represent a highly efficient, stable and inexpensive catalyst for this reaction. Herein, Ni-doped CeO nanoparticles were tested for CO methanation showing an extremely high Ni mass-specific activity and CH selectivity. Operando characterization reveals that this performance is tightly associated with ionic Νi and Ce surface sites, while formation of metallic Ni does not seem to considerably promote the reaction. Theoretical calculations confirmed the stability of interstitial ionic Ni sites on ceria surfaces and highlighted the role of Ce-O frustrated Lewis pair (FLP), Ni-O classical Lewis pair (CLP) and Ni-Ce pair sites to the activation of H and CO molecules. To a large extent, the theoretical predictions were validated by in situ spectroscopy under H and CO  : H gaseous environments.

摘要

CO 加氢甲烷作为一种将间歇式可再生能源以化学燃料形式储存的最有前途的方法之一,正受到越来越多的关注。负载在 CeO 上的 Ni 颗粒代表了一种高效、稳定且廉价的该反应催化剂。在此,测试了掺杂 Ni 的 CeO 纳米颗粒对 CO 甲烷化的作用,结果显示出极高的 Ni 质量比活性和 CH 选择性。在位表征揭示了这种性能与离子 Νi 和 Ce 表面位紧密相关,而形成金属 Ni 似乎并没有显著促进反应。理论计算证实了 CeO 表面间隙离子 Ni 位的稳定性,并强调了 Ce-O 受阻路易斯对 (FLP)、Ni-O 经典路易斯对 (CLP) 和 Ni-Ce 对位点对 H 和 CO 分子活化的作用。在很大程度上,理论预测通过 H 和 CO 气体环境下的原位光谱得到了验证。

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