岳海荣团队ACS Catalysis：FeOx载体上动态金属-载体相互作用，激活Pt团簇对甘油水相重整和氢解

在氧化还原条件下，动态金属-载体相互作用(DMSI)在电荷转移、活性位点重构以及金属与氧化物载体的界面重构等方面起着重要作用。然而，当重整反应与加氢反应耦合时，在氧化和还原性质之间建立一种平衡是一个相当大的挑战，这种平衡受动态相互作用的影响很大。基于此，四川大学岳海荣课题组探讨了亚纳米Pt团簇和FeO_x载体催化剂之间的DMSI，用于甘油的水相重整和氢解。

根据原位表征的结果，在还原的2.5 Pt/FeO_x催化剂上，Pt SNCs和FeO_x载体之间存在SMSI和EMSI，从而促进了Pt^δ−-O_v-Fe²⁺活性中心的形成。此外，该催化剂在甘油的APR和氢解过程中，还观察到DMSI效应诱导的活性中心(Pt^δ−-O_v-Fe²⁺ ↔ Pt^δ−-O_v-Fe³⁺)的周期性表面重构和循环转化，这有助于提高其活性性能。

实验结果表明，200°C下还原的2.5 Pt/FeO_x催化剂在甘油转化率(94.7%)、液相转化率(46.3%)、1, 2-PDO液相选择性(78.4%)和1, 2-PDO收率(36.3%)方面均达到最佳催化效果。

此外，本文还提出了2.5 Pt/FeO_x催化剂上通过循环重构活性中心实现甘油水相重整和氢解的可能反应途径：甘油分子被吸附在Pt^δ−-O_v-Fe³⁺位点上，然后完全氧化成CO和H₂进行APR反应；同时，CO可以在氧化位点上转化为CO₂，导致活性位点(Pt^δ−-O_v-Fe²⁺)的再生。甘油氢解为1, 2-PDO主要通过两种途径进行。

一方面，在Pt^δ−-O_v-Fe³⁺位点发生的甘油脱水反应可以产生内在不稳定的中间产物，然后通过分子内异构化转化为更稳定的乙醇。通过CO或H₂还原反应，氧化位点转化为还原位点，使乙醇在Pt^δ−-O_v-Fe²⁺位点上加氢生成1, 2-PDO；另一方面，在氧化脱氢反应中，甘油产生甘油醛(GAL)，然后进行额外的氧化失水反应以便在Pt^δ−-O_v-Fe³⁺位点上形成另一个重要的中间体(丙酮醛(PAL))，随后CO或H₂的还原反应将导致Pt^δ−-O_v-Fe³⁺转化为Pt^δ−-O_v-Fe²⁺中心。只要PAL满足不完全加氢条件就可以得到乙醇，而1, 2-PDO则需要在还原位点上完全加氢。

Dynamic Metal–Support Interaction-Activated Sub-Nanometer Pt Clusters on FeO_x Supports for Aqueous Phase Reforming and Hydrogenolysis of Glycerol. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.3c00415

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