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原位拉曼光谱在二氧化碳转化中的应用——厦门理工
1650, 1439 cm-1 -HCO3 1990 cm-1 C=O 未出现甲烷C-H振动峰,因此碳酸氢盐强度的减弱为脱附而非反应,由于 α-Al2O3的弱碱性易使碳酸氢盐脱附。 250℃时羰基峰开始偏移,羰基开始被活化,因此Ru为Ru/α-Al2O3的活性位。
In situ DRIFT spectra of Ru/CeO2
先通入12CO2+H2,90 min稳定切后换至13CO2+H2并开始记录谱图15 min。
1288 cm-1 CO2δ1593 cm-1 HCOO12CO2δ-在低温下可快速转化为13CO2δ- , H12COO- 在300 ℃下依旧没有完全转化。
反应机理与结论
CO2加氢在Ru/α-Al2O3走CO路径, Ru为活性位,C=O活化为决速 步骤(250℃)。
CO2加氢在Ru/CeO2走甲酸盐路 径,还原甲酸盐为甲醇为决速步 骤,氧空位可以加速此步骤 (125℃)。
反应气:10%CO2+10%CH4+Ar
Ni 15 wt%
Ru 0.5 wt%
1637, 1590, 1377 cm-1
碳酸盐在MgAl2O4上不同形式的吸附; 2020 cm-1 CO在Ni0的线式吸附;
In situ FTIR spectra of Ru/CeO2
3654 cm-1 表面羟基
A: 还原气氛 10%H2+Ar
B: 反应气氛 15%CO2+60%H2+Ar
表面羟基的形成与H溢流有关。 还原气氛下-OH先增加后减少,250℃开始减少由高温脱附所致。
In situ Raman spectra of Ru/CeO2
1910 cm-1 CO在(Ni0)x的桥式吸附; 1980 cm-1 CO在(Ru0)x的桥式吸附。
CO2活化能力
1800 – 1350 cm-1 为碳酸盐物种 2100 – 1800 cm-1 为金属表面羰基 Ni-Ru/MgAl具有更强的CO2解离能力 并抑制CO解离。
反应气:10%CO2+Ar 反应温度:550℃
F2g D
A: 还原气氛 10%H2+Ar
ID/IF2g = 氧空位量
B: 反应气氛 15%CO2+60%H2+Ar
初步反应机理
XANES → Ce3+FTIR → 表面羟基RAMAN → 氧空位
In situ DRIFT spectra of Ru/α-Al2O3
先通入12CO2+H2,90 min稳定切后换至13CO2+H2并开始记录谱图15 min。
In situ XANES → Ce3+ In situ FTIR → 表面羟基 In situ RAMAN → 氧空位
13C同位素效应 → 反应机理
In situ XANES spectra of Ru/CeO2
A: 还原气氛 10%H2+Ar
B: 反应气氛 15%CO2+60%H2+Ar
Ce3+为Lewis碱活化CO2为CO2δ-