层状PtTe2表面低配位Pt位点在甲醇分解中的作用

小夏 教育 更新 2024-02-19

二维过渡金属硫族化合物(**)因其独特的电子性质和高度可调的表面反应性而备受关注。 **由于其二维结构,可以提供较大的反应表面。 然而,结构良好的***衬底通常是惰性的,其表面缺陷,如表面或边缘的不饱和配位原子,成为催化活性中心。 同时,PT基催化剂,包括单晶、纳米团簇、合金和电极,由于其优异的催化性能,在多相催化和电催化方面得到了广泛的研究。 尽管如此,PT基催化剂的催化性能很少被探索,尽管它们可能比商业PT基催化剂具有更好的化学和结构稳定性。 基于此,本研究旨在阐明PT基***S的催化性能及其作为催化剂的潜力。

最近Meng-Fan Luo, ** 台湾大学JYH-Pin Chou,台湾彰化师范大学Chun-Liang Lin, 杨明交通大学, 台湾采用不同的表面探针技术研究了超高真空(UHV)和近大气压(NAP)条件下甲醇(CH3OH)在层状PTE2上的分解(氩离子(AR+)轰击控制的表面缺陷浓度)。 结果表明,PTE2表面的不配位PT(PTUC)是反应的活性位点,该位点吸附的CH3OH发生脱氢和C-O键断裂,形成CHXO*(X=2和3)和CHX*(X=1和2)为主要中间体,最终形成气态分子氢, 甲烷、水和甲醛通过各种反应途径产生。在Pt单晶或负载Pt纳米团簇上,很少观察到气态甲醛对CH3OH的分解; 同时,该反应中不产生PT基催化剂的常见产物Co*(或CO),反应中C-O键裂解的途径占很大比例(反映在大量CHX*的产生上)。 因此,PTUC位点在PTE2上的催化性能与典型PTs不同。

此外,反应性显著依赖于PTUC的浓度:在较小的PTUC浓度(10%)下,CH3OH在PTUC上分解的概率很高(主要表面缺陷)在表面TE空位(主要表面缺陷)上(>90%); 随着 PTUC 浓度的增加(10% 至 20%),由于长时间的 AR+ 轰击产生的结构不同的 PTUC,CH3OH 分解为 CHXO* 的选择性降低。 然而,无论哪种情况,反应概率(80%)都超过了PT单晶和PT团簇。 此外,根据理论计算结果,证实了结构效应和电子效应在决定催化性能方面起着重要作用。 综上所述,PTE2表面与PTUC可作为CH3OH分解的优良催化剂,其催化选择性可以通过不同的AR+轰击控制面结构来控制。

investigating the role of undercoordinated pt sites at the surface of layered ptte2 for methanol decomposition. nature communications, 2024. doi: 10.1038/s41467-024-44840-z

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