Pd(100)氧化表面上低温丙烷氧化的活性相研究
钯作为汽车尾气处理的三效催化剂的关键成分,在烷烃的完全氧化和CO低温氧化中扮演着重要催化角色.在富氧环境下,钯表面通常会形成薄的氧化物层.为了揭示钯表面上烷烃完全氧化的活性相,我们对Pd(100)表面氧化过程及其对丙烷氧化的活性相进行了详细研究.实验结果表明,在不同氧化条件下,Pd(100)表面依次形成了三种单层氧化相,即(2×2)-O、(5 × 5)-PdO和(√5x√5)R27°-PdO,它们的O覆盖度分别为0.25单层,0.56单层和0.8单层.值得注意的是,(5×5)-PdO结构首次得到了高分辨扫描隧道显微镜成像的确认.实验发现该结构呈现出典型的手性特征,两种手性对映体结构也可在实验中观察到.根据高分辨原子成像,我们提出了新的(5×5)-PdO结构模型.(5×5)-PdO结构的手性特征在手性催化等领域中可能有着重要意义.热分解实验发现(5 × 5)-PdO结构热分解形成(√5×√5)R27°-PdO和(2×2)-O结构,而(√5×√5)R27°-PdO热分解产生(2 × 2)-O.该结果表明这些氧化相的热稳定性次序为(2 × 2)-O＞(√5× √5)R27°-PdO＞(5 × 5)-PdO.随后我们对比研究了这三种氧化相在低温丙烷氧化方面的催化活性.结果表明,只有(√5×√5)R27°-PdO可以在接近室温条件下催化丙烷氧化,而(√5×√5)R27°-PdO出现了大量氧缺陷,且形成还原的(2 × 2)-O相.程序升温脱附谱测到了完全氧化产物H2O和CO2,在285和315 K出现两个主要反应温区.(2 × 2)-O和(5×5)-PdO相则无明显的催化活性.(√5× √5)R27°-PdO相的优异氧化活性可能与(√5×√5)R27°-PdO结构中较高的O密度相关,即结构中较活泼的O物种.本研究表明(√5×√5)R27°-PdO为丙烷低温氧化中的活性相.这些有助于人们理解三效催化剂的工作机制,对于高效低温三效催化剂的研发具有重要意义.
氧化钯、手性氧化物、丙烷低温氧化、扫描隧道显微镜
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O647(物理化学（理论化学）、化学物理学)
2023-10-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共8页
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