光照對Pt/Al2O3光熱CO2加氫反應(yīng)的增強作用

摘要：在傳統(tǒng)熱催化材料的研究領(lǐng)域中,光照技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,從而使傳統(tǒng)熱催化劑的催化反應(yīng)活性和選擇性得到優(yōu)化.然而,在光熱協(xié)同催化反應(yīng)過程中,光照因素對催化反應(yīng)過程的影響尚未得到很好地研究和理解.本文通過浸漬法制得Pt/Al2O3催化劑,并應(yīng)用于光熱協(xié)同催化CO2加氫反應(yīng).結(jié)果證明,在光熱協(xié)同CO2加氫催化反應(yīng)中, Pt/Al2O3催化劑表現(xiàn)出光熱協(xié)同效應(yīng).本文結(jié)合原位漫反射紅外光譜(operandoDRIFTS)和密度泛函理論計算(DFT)對光照因素對該催化反應(yīng)過程的作用機制進行了進一步深入研究.結(jié)果表明, CO氣體分子從Pt納米顆粒上的脫附過程為CO2加氫反應(yīng)的重要步驟;CO氣體分子在Pt納米顆粒上脫附的位置包含臺階位置(Ptstep)和平臺位置(Ptterrace).結(jié)果表明,反應(yīng)過程中CO氣體分子從Pt表面的脫附有利于催化劑暴露出Pt反應(yīng)活性位點.值得注意的是,在光熱協(xié)同催化CO2加氫反應(yīng)過程中,光照和溫度因素對CO氣體分子的脫附過程具有不同影響.吸附能的計算結(jié)果證明, CO氣體分子吸附在Ptstep和Ptterrace上的吸附能分別為-1.24和-1.43eV.由此可見, CO氣體分子與Pt納米顆粒上的Ptstep吸附位點之間相互作用更強.在無光照作用的條件下對催化劑進行加熱, CO氣體分子更容易從Ptterrace吸附位點發(fā)生脫附;但是在對應(yīng)的溫度下加入光照作用后,吸附在Ptstep位點上的CO氣體分子會先轉(zhuǎn)移到Ptterrace吸附位點上,隨后脫附,從而促進CO2加氫反應(yīng)的進行.