Reactivity of a Zirconia–Copper Inverse Catalyst for CO2 Hydrogenation

反应性(心理学) 催化作用 X射线光电子能谱 立方氧化锆 格式化 反应中间体 红外光谱学 化学 反应机理 光化学 分析化学(期刊) 无机化学 化学工程 有机化学 替代医学 病理 陶瓷 工程类 医学
作者
Yilin Ma,Jason Wang,Kenneth R. Goodman,Ashley R. Head,Xiao Tong,Darı́o Stacchiola,Michael G. White
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:124 (40): 22158-22172 被引量:43
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.0c06624
摘要

Copper–zirconia catalysts have been shown to be effective for methanol synthesis via CO2 hydrogenation, yet the active phases and reaction mechanism remain uncertain. In this work, an inverse model catalyst ZrO2/CuO2/Cu(111) was prepared by mass-selected ion deposition and tested for CO2 hydrogenation under near-ambient pressure (AP) reaction conditions by using X-ray photoelectron spectroscopy (NAP-XPS) and infrared reflection–absorption spectroscopy (NAP-IRAS). The spatial resolution afforded by the small entrance cone of the AP-XPS spectrometer was used to resolve regions of the surface with and without Zr deposition. Carbon 1s core level spectra of the ZrO2/Cu2O/Cu(111) regions of the surface under 500 mTorr of CO2 + H2 (1:3 ratio) show evidence for reaction intermediates including carbonate (CO3*), formate (HCOO*), and HxCO* species, with methoxy having the highest surface concentration at 500–600 K. These intermediates are confirmed by IRAS vibrational spectra. In regions of the surface without Zr, the Cu2O/Cu(111) is reduced to metallic Cu, and the surface intermediates are different and are present at much lower concentrations. The observed surface intermediates and their temperature dependence suggest a mechanism in which CO2 is adsorbed on zirconia as carbonate (CO3*) and then converted to HCOO* and HxCO* hydrogenated intermediates that ultimately lead to methoxy (CH3O*), the final surface-bound precursor for methanol. Overall, the results clearly demonstrate the promotional effects of small ZrO2 particles for enhancing the reactivity of Cu surfaces for CO2 hydrogenation.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
微笑的小霸王完成签到,获得积分10
1秒前
Baymax完成签到 ,获得积分10
1秒前
洪旺旺完成签到 ,获得积分10
3秒前
5秒前
疯狂的绿蝶完成签到 ,获得积分10
6秒前
10秒前
自信的访云完成签到,获得积分10
10秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
11秒前
十月天秤完成签到,获得积分10
12秒前
14秒前
乾坤完成签到,获得积分10
14秒前
Georgechan完成签到,获得积分10
16秒前
迷路凌柏完成签到 ,获得积分10
20秒前
文献博士完成签到 ,获得积分10
20秒前
深情的羞花完成签到 ,获得积分10
22秒前
LIGHT完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
小项羽绒服完成签到,获得积分10
24秒前
科研大满贯完成签到 ,获得积分10
24秒前
Jennifer完成签到 ,获得积分10
26秒前
Lynn完成签到 ,获得积分10
27秒前
吃草草没完成签到 ,获得积分10
32秒前
TayBob完成签到,获得积分10
33秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
33秒前
sfsfes完成签到 ,获得积分10
34秒前
蟒玉朝天完成签到 ,获得积分10
35秒前
空间完成签到 ,获得积分10
36秒前
十八完成签到 ,获得积分10
36秒前
英姑应助FranciscoZinnell采纳,获得10
37秒前
止咳宝完成签到,获得积分10
38秒前
luis完成签到 ,获得积分10
38秒前
单纯的小土豆完成签到 ,获得积分0
39秒前
39秒前
蓝莓橘子酱完成签到,获得积分0
40秒前
SciEngineerX完成签到,获得积分10
42秒前
48秒前
小林同学0219完成签到 ,获得积分10
48秒前
薛乎虚完成签到 ,获得积分10
49秒前
苏信怜完成签到,获得积分10
50秒前
莫歌完成签到 ,获得积分10
51秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Hope Teacher Rating Scale 1000
Entre Praga y Madrid: los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 1000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Encyclopedia of Materials: Plastics and Polymers 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6094969
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7924883
关于积分的说明 16405413
捐赠科研通 5225409
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2793172
邀请新用户注册赠送积分活动 1775778
关于科研通互助平台的介绍 1650282