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高效非均相催化剂设计主要关注活性位点或载体的工程化，往往忽略了微量杂质对催化性能的影响。基于此，2024年11月2日，中国科学院生态环境研究中心张长斌研究员、加州大学河滨分校刘福东副教授在国际期刊Nature Communications发表题为《Sulfate residuals on Ru catalysts switch CO2 reduction from methanation to reverse water-gas shift reaction》的研究论文。该研究表明，在常压下，Ru/TiO2上即使有微量的硫酸盐（SO42−）残留，也能将CO2还原从甲烷化反应完全转变为逆水煤气变换（RWGS）反应。研究人员发现，空气退火导致微量SO42−从TiO2迁移到Ru/TiO2界面，导致产物从CH4到CO的选择性发生显著变化。详细的表征和密度泛函理论（DFT）计算表明，Ru/TiO2界面上的硫酸盐显著增强了从Ru颗粒到TiO2载体的H转移，削弱了Ru颗粒上CO中间体活化，抑制了CO进一步加氢为CH4。这一发现强调了微量杂质在CO2氢化反应中的重要作用，并为设计和开发更高效、选择性更强的非均相催化剂提供了启示。Chen, M., Liu, L., Chen, X. et al. Sulfate residuals on Ru catalysts switch CO2 reduction from methanation to reverse water-gas shift reaction. Nat. Commun. 15, 9478 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53909-8.🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。
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