Mechanistic Study of Carbon Dioxide Hydrogenation over Pd/ZnO-Based Catalysts: The Role of Palladium-Zinc Alloy in Selective Methanol Synthesis.
Mechanistic Study of Carbon Dioxide Hydrogenation over Pd/ZnO-Based Catalysts: The Role of Palladium-Zinc Alloy in Selective Methanol Synthesis.
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DOI：
10.1002/anie.202103087
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发表时间：
2021-07-26
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
van Bokhoven JA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zabilskiy M;Sushkevich VL;Newton MA;Krumeich F;Nachtegaal M;van Bokhoven JA
Pd/ZnO催化剂在催化CO2加氢过程中表现出良好的活性和对甲醇的高选择性。 Pd-Zn合金相通常被认为是活性相，尽管尚未在操作条件下进行机械研究来验证这一点。在这里，我们报告了在甲醇合成的实际条件下的机理研究，使用原位和原位 X 射线吸收光谱、X 射线粉末衍射、时间分辨同位素标记实验以及 FTIR 光谱和质谱。 Pd-Zn合金基催化剂是通过异质双金属PdIIZnII乙酸酯桥络合物的还原制备的，不含氧化锌或任何PdZn/ZnO界面，主要产生CO。Pd-Zn相与CO的形成有关，并且不提供从二氧化碳直接加氢生产甲醇所需的活性位点。 ZnO 相与 Pd-Zn 相接触对于有效生产甲醇至关重要。在 Pd/ZnO 催化剂上合成甲醇的操作研究中，我们表明钯-锌合金相本身并不特别擅长选择性加氢二氧化碳。相反，在没有共存氧化锌相的情况下，钯锌合金主要产生一氧化碳。当氧化锌和钯锌合金纳米颗粒同时存在时，该系统成为活性和选择性更高的催化剂。
Pd/ZnO catalysts show good activity and high selectivity to methanol during catalytic CO2 hydrogenation. The Pd‐Zn alloy phase has usually been considered as the active phase, though mechanistic studies under operando conditions have not been conducted to verify this. Here, we report a mechanistic study under realistic conditions of methanol synthesis, using in situ and operando X‐ray absorption spectroscopy, X‐ray powder diffraction, and time‐resolved isotope labeling experiments coupled with FTIR spectroscopy and mass spectrometry. Pd‐Zn alloy‐based catalysts, prepared through reduction of a heterobimetallic PdIIZnII acetate bridge complex, and which do not contain zinc oxide or any PdZn/ZnO interface, produce mostly CO. The Pd‐Zn phase is associated with the formation of CO, and does not provide the active sites required to produce methanol from the direct hydrogenation of carbon dioxide. The presence of a ZnO phase, in contact with a Pd‐Zn phase, is essential for efficient methanol production. In this operando study of methanol synthesis over Pd/ZnO catalysts, we show that the palladium–zinc alloy phase by itself is not particularly good at selectively hydrogenating carbon dioxide. Instead, and in the absence of a co‐existing zinc oxide phase, the palladium–zinc alloy primarily yields carbon monoxide. When zinc oxide and palladium–zinc alloy nanoparticles are both present, the system becomes a far more active and selective catalyst.
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DOI：
10.1080/14686996.2019.1603886
发表时间：
2019-12-31
影响因子：
5.5
作者：
Fiordaliso, Elisabetta M.;Sharafutdinov, Irek;Damsgaard, Christian D.
通讯作者：
Damsgaard, Christian D.
影响因子：
4.5
作者：
Frei, Elias;Gaur, Abhijeet;Schloegl, Robert
通讯作者：
Schloegl, Robert
影响因子：
3.7
作者：
Tew, Min Wei;Emerich, Herman;van Bokhoven, Jeroen A.
通讯作者：
van Bokhoven, Jeroen A.
影响因子：
5.7
作者：
Foettinger, Karin;van Bokhoven, Jeroen A.;Rupprechter, Guenther
通讯作者：
Rupprechter, Guenther
影响因子：
7.3
作者：
Lam, Erwin;Noh, Gina;Coperet, Christophe
通讯作者：
Coperet, Christophe