南京大学董林教授团队：在CeO₂表面构建高分散Ru物种用于高效催化氧化C₃H₆

主要观点总结

本文主要研究负载型Ru/CeO2催化剂在挥发性有机物（VOCs）催化氧化中的性能，通过一步水热合成法和水热-浸渍两步法成功制备了CeO2负载的Ru单原子和Ru纳米颗粒催化剂，发现高度分散的Ru物种是Ru/CeO2催化剂在C3H6氧化反应中的优势活性位点。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

VOCs的大量排放导致环境持续恶化和人类健康问题，催化氧化法被认为是消除VOCs的有效途径之一。Ru/CeO2催化剂因表现优异的催化氧化活性而被广泛研究。

关键观点2: 研究方法

本研究通过简单的一步水热法和水热-浸渍两步法成功制备了CeO2负载的Ru单原子和Ru纳米颗粒催化剂，并通过多种表征手段探究了两种催化剂在C3H6氧化反应中的催化性能差异。

关键观点3: 研究结果

研究发现，高度分散的Ru物种是Ru/CeO2催化剂在C3H6氧化反应中的优势活性位点。通过一系列实验探究了Ru物种的分散状态、配位结构、与CeO2的相互作用等因素对催化剂性能的影响。

关键观点4: 结论与展望

本研究从活性金属物种状态调控这一角度，深入探究了Ru/CeO2催化剂上C3H6氧化反应的结构敏感性，为高性能Ru/CeO2基VOCs氧化催化剂的设计提供重要参考。

文章预览

第一作者：张弼凤 通讯作者：谭伟博士、刘福东教授 通讯单位：南京大学、加州大学河滨分校 论文DOI：10.1021/acs.est.4c07159 全文速览 催化氧化是消除挥发性有机物（Volatile organic compounds，VOCs）的有效途径之一。虽然Ru/CeO 2 催化剂被广泛应用于VOCs的催化氧化研究，但尚未有人明确指出Ru分散状态和配位环境对催化氧化VOCs性能的影响。本工作通过一步水热合成法和水热-浸渍两步法成功制备了CeO 2 负载的Ru单原子催化剂（2.4Ru-CeO 2 -BTC）和Ru纳米颗粒催化剂（2.4Ru/CeO 2 -BTC），并以C 3 H 6 氧化为模型反应，发现了Ru物种原子级分散的2.4Ru-CeO 2 -BTC催化剂表现出更好的VOCs氧化活性。进一步的结构表征和机理研究表明，2.4Ru-CeO 2 -BTC表面高度分散的Ru物种有利于Ru-O-Ce结构的形成，从而使得2.4Ru-CeO 2 -BTC具有优越的低温氧化还原性能，并促进C 3 H 6 的吸附/活化和中间 ………………………………