物理化学学报 >> 2025, Vol. 41 >> Issue (9): 100100.doi: 10.1016/j.actphy.2025.100100
冯乐乐1,2, 白雪莹1,3, 庞纪峰1,*(
), 曹宏晨1,2, 刘晓艳1, 罗文豪4, 杨小峰1,*(
), 吴鹏飞1, 郑明远1,*(
)
收稿日期:2025-03-11
修回日期:2025-04-29
录用日期:2025-04-30
发布日期:2025-07-04
通讯作者:
Email: jfpang@dicp.ac.cn (庞纪峰)yangxf2003@dicp.ac.cn (杨小峰)myzheng@dicp.ac.cn (郑明远)
基金资助:
Lele Feng1,2, Xueying Bai1,3, Jifeng Pang1,*(
), Hongchen Cao1,2, Xiaoyan Liu1, Wenhao Luo4, Xiaofeng Yang1,*(
), Pengfei Wu1, Mingyuan Zheng1,*(
)
Received:2025-03-11
Revised:2025-04-29
Accepted:2025-04-30
Published:2025-07-04
Contact:
Email: jfpang@dicp.ac.cn (Jifeng Pang)yangxf2003@dicp.ac.cn (Xiaofeng Yang)myzheng@dicp.ac.cn (Mingyuan Zheng)
Supported by:摘要:
乙醇脱氢是乙醇催化转化过程中的关键基元步骤,铜(Cu)基合金催化剂是该反应最具前景的候选材料。然而,由于合金催化剂在反应条件下固有的结构复杂性和动态演变特性,阐明合金组分与主体金属间协同效应的内在机制仍具挑战性。本研究设计了结构明确的单原子钯(Pd)修饰Cu-MFI催化剂用于乙醇脱氢制乙醛和氢气。通过球差校正高角环形暗场扫描透射电子显微镜(AC-HAADF-STEM)、X射线吸收光谱(XAS)、X射线光电子能谱(XPS)等系统表征结合密度泛函理论(DFT)计算表明,Pd原子被均匀分散在Cu催化剂表面并被Cu原子隔离,该单原子位点配位数为9–10、带−0.36e电荷。在乙醇脱氢反应中,新生成的Pdδ−和Cuδ+位点协同作用降低了乙醇中C—H键断裂的活化能垒,同时增强了氢吸附和H—H键耦合能力,使得Pd/Cu-MFI催化剂获得更高的乙醇转化率和乙醛产率。
冯乐乐, 白雪莹, 庞纪峰, 曹宏晨, 刘晓艳, 罗文豪, 杨小峰, 吴鹏飞, 郑明远. 单原子Pd促进的Cu催化剂用于乙醇脱氢[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9), 100100. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100100
Lele Feng, Xueying Bai, Jifeng Pang, Hongchen Cao, Xiaoyan Liu, Wenhao Luo, Xiaofeng Yang, Pengfei Wu, Mingyuan Zheng. Single-atom Pd boosted Cu catalysts for ethanol dehydrogenation[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2025, 41(9), 100100. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100100
| 1 |
doi: 10.1126/science.1121416 |
| 2 |
doi: 10.1016/bs.acat.2019.08.001 |
| 3 |
doi: 10.1021/acs.chemrev.9b00846 |
| 4 |
doi: 10.1016/j.cej.2022.139783 |
| 5 |
doi: 10.1021/cs4011343 |
| 6 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB201711101 |
| 7 |
doi: 10.1039/d4gc01584c |
| 8 |
doi: 10.1039/C4CS00105B |
| 9 |
doi: 10.1021/acscatal.6b02475 |
| 10 |
doi: 10.1002/cssc.201701590 |
| 11 |
doi: 10.1038/s41570-019-0084-4 |
| 12 |
doi: 10.1021/acscatal.3c01481 |
| 13 |
doi: 10.1038/s41467-023-43773-3 |
| 14 |
doi: 10.1002/adma.202406472 |
| 15 |
doi: 10.1016/j.gee.2023.10.001 |
| 16 |
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100067 |
| 17 |
doi: 10.1021/acs.chemrev.5b00482 |
| 18 |
doi: 10.1016/s1872-2067(19)63378-4 |
| 19 |
doi: 10.1016/j.jcat.2020.05.018 |
| 20 |
doi: 10.1021/acscatal.0c03860 |
| 21 |
doi: 10.1016/j.jcat.2022.07.014 |
| 22 |
doi: 10.1021/acssuschemeng.2c06058 |
| 23 |
doi: 10.1038/nchem.1095 |
| 24 |
doi: 10.1021/ar300361m |
| 25 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB201706155 |
| 26 |
doi: 10.1038/s41570-018-0010-1 |
| 27 |
doi: 10.1038/s41467-020-18182-5 |
| 28 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202303003 |
| 29 |
doi: 10.1002/anie.202408894 |
| 30 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2016.12.045 |
| 31 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2017.12.059 |
| 32 |
doi: 10.1021/acscatal.3c00275 |
| 33 |
doi: 10.1007/s11244-017-0856-3 |
| 34 |
doi: 10.1007/s11244-017-0883-0 |
| 35 |
doi: 10.1038/s41467-021-21555-z |
| 36 |
doi: 10.1021/jacs.1c09274 |
| 37 |
doi: 10.1021/jacs.2c13577 |
| 38 |
doi: 10.1038/ncomms9550 |
| 39 |
doi: 10.1103/PhysRevB.54.11169 |
| 40 |
doi: 10.1103/PhysRevB.59.1758 |
| 41 |
doi: 10.1103/PhysRevLett.77.3865 |
| 42 |
doi: 10.1063/1.1329672 |
| 43 |
doi: 10.1021/acs.chemrev.0c00078 |
| 44 |
doi: 10.1039/D1RE00396H |
| 45 |
doi: 10.1021/acs.chemrev.3c00081 |
| 46 |
doi: 10.1038/s41565-020-0746-x |
| 47 |
doi: 10.1021/jacs.7b01471 |
| 48 |
doi: 10.1038/s41467-023-38777-y |
| 49 |
doi: 10.1021/acscatal.6b03293 |
| 50 |
doi: 10.1007/s11244-020-01288-x |
| 51 |
doi: 10.1038/s41929-021-00621-1 |
| 52 |
doi: 10.1016/j.jechem.2022.04.049 |
| 53 |
doi: 10.1016/j.apsusc.2023.156960 |
| 54 |
doi: 10.1002/cctc.202400269 |
| 55 |
doi: 10.1016/j.cej.2024.148658 |
| 56 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202212026 |
| 57 |
doi: 10.1039/C7CP05097F |
| 58 |
doi: 10.1016/j.cej.2024.153632 |
| 59 |
doi: 10.1103/PhysRevLett.103.246102 |
| 60 |
doi: 10.1016/j.jcat.2017.12.029 |
| 61 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2021.120652 |
| 62 |
doi: 10.1039/D5CC01152C |
| 63 |
doi: 10.1126/science.1215864 |
| 64 |
doi: 10.1039/C4CP00399C |
| 65 |
doi: 10.1039/D2CP01652D |
| 66 |
doi: 10.1021/jp409831t |
| 67 |
doi: 10.1016/j.fuel.2022.123980 |
| 68 |
doi: 10.1021/acscatal.6b00264 |
| 69 |
doi: 10.1021/acsami.4c18402 |
| 70 |
doi: 10.1016/j.apsusc.2012.01.171 |
| 71 |
doi: 10.1021/jp403902g |
| 72 |
doi: 10.1016/S1872-2067(23)64431-6 |
| [1] | 樊凡, 修浩, 王宇婷, 崔永朋, 王雅君. NH2-MIL-125/Na掺杂g-C3N4复合S型异质结的构建及其光催化产过氧化氢性能[J]. 物理化学学报, 2026, 42(2): 100143 - . |
| [2] | 赵呈孝, 李昭霖, 吴东方, 杨小飞. SBA-15模板化共价三嗪框架增强光催化产氢[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100149 - . |
| [3] | 葛成艳, 胡佳伟, 刘星雨, 宋玉玺, 刘超, 邹志刚. 自集成黑色NiO团簇与ZnIn2S4微球实现S型电子转移机制下光热辅助制氢[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100154 - . |
| [4] | 黄火帅, 韦之栋, 严嘉玮, 池家晟, 苏千翔, 陈铭夏, 江治, 孙洋洲, 上官文峰. 揭示ZnxCd1−xS固溶体光催化析氢中的直接-间接带隙跃迁机制[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100141 - . |
| [5] | 洪佳楠, 许辰宇, 刘烟, 黎昌棋, 王梦琳, 张彦威. 通过边缘活性位点调控解析光热催化中析氢与二氧化碳还原的界面竞争[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100099 - . |
| [6] | 吴雪, 刘钰鹏, 王冰哲, 李凌云, 黎镇坚, 王青城, 程全胜, 刑贵川, 曲松楠. 合理组装不同表面功能化碳点以增强近红外肿瘤光热治疗效果[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100109 - . |
| [7] | 吴琦, 王长华, 李莹莹, 张昕彤. 增强g-C3N4@BN范德华异质结界面上的三重态电子转移增强光催化合成H2O2[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100107 - . |
| [8] | SayedMahmoud, 李瀚, 别传彪. 光催化H2O2生产的挑战与前景[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100117 - . |
| [9] | 孟凡鹏, 赵飞, 林靖恺, 赵金生, 张华阳, 王少彬. 优化氮化碳纳米片/球形共轭聚合物S型异质结界面电场以促进析氢反应[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100095 - . |
| [10] | 王伟康, 吴亚栋, 张建军, 孟凯, 李金河, 王乐乐, 刘芹芹. 三聚氰胺泡沫支撑的S型硫铟锌镉/硫掺杂氮化碳异质结的绿色H2O2合成:协同界面电荷转移调控与局域光热效应[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100093 - . |
| [11] | 雷明杰, 胡文婷, 林可心, 孙秀娟, 张澔珅, 钱烨, 康彤玥, 吴秀琳, 廖海龙, 潘园, 张玉微, 魏笛野, 高平. Co/Mn/Mo掺杂加速NiSe2重构以提高其电催化尿素氧化性能[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100083 - . |
| [12] | 蔡家杰, 程畅, 刘博文, 张建军, 姜传佳, 程蓓. CdS/DBTSO-BDTO S型异质结光催化制氢及其电荷转移动力学[J]. 物理化学学报, 2025, 41(8): 100084 - . |
| [13] | DristySumiya Akter, HabibMd Ahasan, LinShusen, JoniMehedi Hasan, MandavkarRutuja, ChungYoung-Uk, NajibullahMd, LeeJihoon. 利用Zn掺杂制备高效稳定工业级电解水的NiBP微球催化剂研究[J]. 物理化学学报, 2025, 41(7): 100079 - . |
| [14] | 陈柳云, 王文举, 陆泰榕, 罗轩, 谢新玲, 黄科林, 覃善丽, 苏通明, 秦祖赠, 纪红兵. 软模板法诱导Cu/Al2O3深孔道结构促进等离子催化CO2加氢制二甲醚[J]. 物理化学学报, 2025, 41(6): 100054 - . |
| [15] | 杨祎, 周欣, 谷苗莉, 程蓓, 吴珍, 张建军. S型ZnO/CdIn2S4光催化剂制备H2O2偶联苄胺氧化的超快电子转移飞秒吸收光谱研究[J]. 物理化学学报, 2025, 41(6): 100064 - . |
|
||