光热催化甲烷干重整（DRM）是一种将两种温室气体转化为合成气的极具前景的工艺。然而，该工艺仍存在反应活性低以及因碳沉积而产生的不稳定等问题。
基于此，中国科学技术大学熊宇杰教授和龙冉教授（共同通讯作者）等人报道了一种通用的嵌入策略，通过将M（M=Rh、Ru和Ir）嵌入到SrTiO3晶格中，来稳定Mδ+（M=Rh、Ru和Ir）物种。该策略能够通过EMSI诱导的金属-载体电子转移在DRM中构建动态界面位点（Mδ+-Ov-Ti）。
在适度光照条件下，且无需二次加热源的情况下，优化后的Rh/SrTiO3催化剂表现出不错的稳定性（约100 h）和优异的活性（对于H2/CO生成，H2/CO生成时为7.6/9.6 mol gRh-1 h-1），打破了热力学平衡。
原位表征和密度泛函理论（DFT）计算证实，这些界面位点是直接的活性位点，能够促进脱甲烷反应（DRM）。具体而言，甲烷分子在Rhδ+位点发生吸附、活化，并分解为CH3*物种和H*物种，电子被贡献给Rhδ+。
随后，CH3*物种被相邻晶格氧（Ol）氧化，生成CH3O*物种和氧空位（Ov）。而CH3O*物种的脱氢反应会产生CO和H2，同时伴随的Ov有助于将CO2分解为CO，并提供O*原子来补充Ov并重新氧化Rh位点。最后，这恢复了催化位点，并完成了催化循环。本工作促使开发用于光热DRM的抗结焦催化剂。
Constructing Dynamic Rhδ+-Ov-Ti Interfacial Sites for Highly Efficient and Stable Photothermal Catalytic Methane Dry Reforming. J. Am. Chem. Soc.,2025, https://doi.org/10.1021/jacs.5c10497.
（来源：网络版权属原作者 谨致谢意）
热门跟贴