金屬氧化物催化劑設計方面取得新進展

　　近日，大連化學物理所碳資源小分子與氫能利用創新特區研究組（DNL19T3）孫劍、俞佳楓副研究員團隊利用火焰噴射法（Flame Spray Pyrolysis , FSP）的高溫淬火過程，將金屬氧化物中的晶格氧鎖定在亞穩態，從而大幅增強了晶格氧的活性，使CO氧化反應速率比傳統催化劑的反應提高了10倍。相關研究成果已在線發表于《化學科學》（Chemical Science）。

　　由氧化物中晶格氧參與的氧化還原循環廣泛存在于催化氧化反應中。其中，晶格氧的釋放速率是反應的速控步驟，因此，增強晶格氧的活性，從而加速氧化還原循環，是促進催化氧化反應的重要手段。該團隊巧妙地利用高溫淬火的方法，在保證氧化物晶體穩定形成的同時，削弱了氧化物中金屬—氧之間的相互作用，使晶格氧處于過飽和的亞穩定狀態。新鮮制備的Ce-Zr固溶體氧化物中未發現氧空位，亞穩態的晶格氧可穩定存在，而在相對溫和的條件下（如低溫還原、真空處理、擔載金屬等）即可釋放出大量活潑氧，為CO催化氧化反應提供更多的活性位。研究發現，與共沉淀法制備的Ce-Zr氧化物相比，采用FSP方法制備的氧化物所能提供的氧空位數量增加了19倍。該研究成果為新型氧化物催化材料的設計和應用提供了新思路。

　　該工作得到了中科院—亥姆霍茲伙伴研究團隊項目以及中科院青年創新促進會的資助。