Исследователи наблюдали массовый выброс кислорода на границе раздела металл—носитель 

- Перепечатано Шу Таем -

Недавно исследовательская группа из китайского научно—исследовательского института впервые в атомном масштабе обнаружила и подтвердила явление объемного фазового переполнения кислородом, контролируемое границей раздела металл—носитель, выяснила важную роль этого явления в многофазных каталитических реакциях и предложила новый механизм “поверхностного—поверхность раздела фаз—объемная фаза” синергетический катализ. Механизм.

Эффект перелива является одной из важных динамических характеристик многофазных каталитических реакций. Говоря простым языком, это означает, что между загруженным металлом и носителем в катализаторе происходит диффузия и перемещение активных веществ. Этот процесс напрямую влияет на эффективность и результаты каталитической реакции.Ранее ученые имели представление о процессе перелива на поверхности катализатора, но академическому сообществу по—прежнему неясно, что представляет собой объемная фаза загруженного металлического катализатора, особенно о том, происходит ли аналогичный процесс перелива на границе раздела металл-носитель и как это влияет на каталитическую реакцию.
Исследовательская группа сосредоточилась на высокоэффективных катализаторах на основе рутения и использовала просвечивающую электронную микроскопию с атомным разрешением для анализа механизма окисления одиночных частиц Ru в Ru/рутил-TiO2 (диоксиде титана рутила) in situ.Впервые за все время исследования в этом процессе наблюдался массовый выброс кислорода, то есть атомы кислорода “посещают" его, когда происходит реакция, подтверждая, что кислород решетки в носителе транспортируется к металлическим частицам через границу раздела фаз вакансионным способом.

В то же время исследовательская группа разработала метод векторного анализа атомной деформации с точностью пирометра, количественно проанализировала поведение переполнения кислородом и отследила динамическую деформацию локальной решетки носителя, вызванную непрерывным переносом кислорода на границе раздела.Основываясь на этом, команда дополнительно выявила регулирующее влияние интерфейса металл—носитель на объемный перелив кислорода и пояснила, что адаптация структуры интерфейса является гарантией бесперебойного потока через каналы для объемного перетока кислорода.

Исследования подтвердили, что этот механизм широко распространен в межфазных каталитических системах металл—носитель с низким рассогласованием кристаллической решетки в оксидной фазе и играет ключевую роль в каталитических реакциях, выявляя ключевое влияние структуры поверхности раздела на миграцию химически активных веществ.Результаты исследований дают новое теоретическое представление о структуре интерфейса и динамических характеристиках реакций многофазного катализа.

Соответствующие результаты исследований были опубликованы в журнале "Nature" (Природа).