催化反应诱导的金属与惰性氮化硼纳米片之间的强金属载体相互作用

Reaction-Induced Strong Metal-Support Interactions between Metals and Inert Boron Nitride Nanosheets



催化对化学工业及人类社会的发展发挥着重要的作用,未来的能源和环境问题的解决途径之一就在于催化科学和技术的创新和发展。强金属载体相互作用(SMSI,Strong Metal-Support Interactions)是多相催化研究中最重要的概念之一,我们研究组长期聚焦于多相催化体系中的表界面效应并包括SMSI。类石墨烯结构的六方氮化硼(h-BN)是由单层h-BN堆叠而成,我们最初设想是希望可以观察到在特定条件下二维h-BN层自下而上“攀爬”并包裹金属颗粒,这和我们早期研究的二维材料限域金属催化相关。研究过程中我们发现在甲烷二氧化碳干重整反应中确实发生了金属Ni颗粒被包裹的现象,但深入的表征结果却表明,反应气氛中的含氧组分包括CO和HO在Ni的催化作用下刻蚀h-BN纳米片,导致其分解形成含硼的氧化物(BO),进一步迁移并包裹到Ni粒子表面,由此形成的表界面结构在干重整反应中表现出优异的活性和稳定性。基于此,我们提出了h-BN担载多种金属均存在相似的反应气氛诱导SMSI作用。这是首次在常规认为“惰性”的非氧化物载体上观察到SMSI效应,突破了人们对SMSI概念适用范围的认识。本研究表明在真实反应条件下研究催化剂的微观表界面结构的重要意义,为深入理解催化反应中的界面效应提供了一个范例。



An interesting look at the behavior of Ni/BN catalysts for dry reforming of methane. The encapsulation of the Ni particles through the oxidization of the BN layer led to some beautiful data.

——Erick Carreira, Editor-in-Chief, Journal of the American Chemical Society



傅强Qiang Fu

中国科学院大连化学物理研究所

Dalian Institute of Chemical Physics, CAS

董金虎Jinhu Dong

中国科学院大连化学物理研究所

Dalian Institute of Chemical Physics, CAS

对创新的理解:
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