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我所在一氧化碳氧化反應機理研究中取得新進展

  近日,我所分子反应动力学国家重点实验室团簇光谱与动力学研究组(1112组)江凌研究員、谢华副研究員与山西师范大学化学与材料科学学院刘志凌副教授合作,在一氧化碳氧化机理研究中取得新进展,相关研究结果以Supplementary Journal Cover形式发表在The Journal of Physical Chemistry Letters上。

  作爲重要的原型反應之一,一氧化碳(CO)氧化反應在多相催化反應中引起了極大的關注。近期研究表明,過渡金屬氧化物對CO氧化有著很好的催化性能,外圍氧的反應性比橋式氧更具競爭力。然而,共吸附CO分子對CO氧化的微觀作用機制尚有待深入研究。利用團簇光譜實驗方法,可從微觀的原子分子尺度原位在線探測關鍵反應中間體,研究它們的尺寸大小、幾何和電子結構、金屬氧化價態等對反應活性和機理的影響,對揭示催化反應機理具有重要意義。

  在本工作中,科研人員以铌鎳單氧物的羰基配合物離子作爲研究對象,發現共吸附CO配體對CO氧化起到了重要作用。利用自主研制的團簇質譜與光電子成像譜聯用實驗裝置,成功探測到NbNiO(CO)n-關鍵反應中間體。結果表明,在NbNiO的連續羰基化過程中,當n≤6時,CO配體端式配位到金屬核上,金屬單氧物上的氧原子仍然保持橋氧形式;而當n≥7時,橋氧遷移至CO配體上形成CO2配體,實現了CO氧化。理論計算表明,連續吸附的CO配體一方面與橋氧競爭與金屬核的化學成鍵,促進了氧遷移,另一方面促進了金屬原子的電荷積累。這項研究加深了對一氧化碳氧化反應機理的認識。

  以上研究工作得到国家自然科学基金科学中心项目、面上项目,中國科學院B类战略性先导科技专项等资助。(文/图 谢华)

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