调控Cu/CeO2催化剂中Cu+的含量以促进逆水煤气变换反应

《New Journal of Chemistry》：Regulating the content of Cu+ in Cu/CeO2 catalysts for the reverse water–gas shift reaction

本研究通过调节H2/Ar比例优化Cu+含量，保持Cu-O-Ce固溶体结构，发现H2浓度0.25的催化剂具有最高氧空位和Cu+比例（76.93%），实现RWGS反应高CO2转化率（49.89%）、低活化能，揭示反应经甲酸中间体路径进行。

　　

Cu/CeO₂催化剂在逆水煤气变换（RWGS）反应中的优越性能主要归因于Cu⁺物种以及Cu–O–Ce固溶体（对CO₂和H₂都具有活性）。然而，催化剂的活化需要经过还原过程，这一过程可能会导致过多的Cu⁺被还原为Cu⁰，从而损坏Cu–O–Ce结构。在本研究中，通过调节还原过程中的H₂/Ar比例来调控Cu/CeO₂中的Cu⁺含量，同时确保Cu–O–Ce固溶体结构的完整性。在H₂摩尔分数为0.25的气氛中还原的催化剂具有最高的氧空位含量，并保持了最高的表面Cu⁺比例（通过俄歇光谱测定为76.93%）。该催化剂在RWGS反应中表现出较高的CO₂转化率（500°C时为49.89%，H₂/CO₂ = 4:1）和较低的活化能。Cu⁺物种和氧空位对于活化CO₂和H₂至关重要，且RWGS反应遵循甲酸途径，其中HCOO*作为中间体参与反应。本研究通过探索预处理条件，为设计用于RWGS反应的Cu基催化剂提供了指导。