负载Ir单原子和团簇的α-MoC催化剂用于高效催化CO_2加氢制CO（英文）

作者：卢俊文; 张书南; 周浩志; 黄超杰; 夏林; 刘晓放; 罗虎; 王慧

来源：Acta Physico - Chimica Sinica, 2023, 39(11): 137-146.

• 逆水煤气变换反应
• 金属-载体相互作用
• 协同效应
• 碳化钼
• 铱基催化剂

在高温逆水气变换（RWGS）反应中，开发高活性和高稳定性的金属负载型催化剂还存在巨大挑战。针对此问题，本研究采用溶液蒸发自组装法构建了Ir物种负载于α-Mo C的协同催化剂，结果表明，Ir与α-Mo C的协同效应使其在较宽的温度范围内均有较好的RWGS反应性能。特别是在500°C、0.1 MPa、300000 m L·g-1·h-1的反应条件下，0.5%Ir/MoC催化剂的CO2转化率高达48.4%，接近CO2平衡转化率（49.9%），同时，CO选择性和CO时空收率分别高达94.0%和423.1μmol·g-1·s-1，且在100 h之内反应性能几乎没有衰减，具有优异的高温稳定性，此催化性能也超过了大多数文献报道。系列结构表征表明，Ir物种均匀地分散在α-Mo C载体上，其电子较利于转移至α-Mo C而形成金属载体强相互作用，极大地提高了催化稳定性；同时，当Ir负载量高于0.2%（质量分数）时，Ir团簇（Ir_n）和Ir单原子（Ir1）同时存在，与α-MoC形成了Ir_n-Ir1-C-Mo协同位点。其中，0.5%Ir/Mo C催化剂拥有较小尺寸的Ir_n和较多的Ir1，显著地促进了CO2和H2的吸附和活化，并促进了甲酸盐中间体的生成和解离，从而获得了优异的RWGS性能。这项工作为设计和制备高效稳定的CO2利用催化剂提供了一定的参考和指导。