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【DFT+實(shí)驗(yàn)】Adv. Sci.：Ir-CoO/Al2O3實(shí)現(xiàn)高效持久的CO2制取甲烷

目前，光熱催化CO₂加氫是廣泛研究的最有前途的方法之一，在溫和條件下CO₂轉(zhuǎn)化為增值化學(xué)品，但是實(shí)現(xiàn)理想的轉(zhuǎn)換效率和目標(biāo)產(chǎn)品選擇性仍然具有挑戰(zhàn)性。

基于此，山東大學(xué)王鳳龍教授和中科院山西煤炭化學(xué)研究所溫曉東研究員等人報道了由Ir/CoAl LDH復(fù)合材料衍生制備的Ir-CoO/Al₂O₃催化劑，用于光熱CO₂制取甲烷，該催化劑由Ir-CoO系綜作為活性中心，均勻地錨定在非晶態(tài)Al₂O₃納米片上。在250 °C環(huán)境壓力和可見光照射下，CH₄產(chǎn)率達(dá)到128.9 mmol g_cat^-1 h^-1，優(yōu)于大多數(shù)報道的金屬基催化劑。

通過DFT計算，作者研究了CO₂在Ir表面和Ir-CoO界面上的吸附行為。優(yōu)化后的CO₂在Ir表面和Ir-CoO界面上的吸附幾何圖發(fā)現(xiàn)，Ir面C-O鍵長從1.16 ?增加到1.22 ?和1.33 ?，鍵角從180°減小到142.4°；Ir-CoO界面C-O鍵長分別增大到1.28 ?和1.29 ?，鍵角減小到127.2°，表明CO₂分子在Ir-CoO界面更容易解離。因此，Ir-CoO界面被認(rèn)為是CO₂分子最活躍的吸附位點(diǎn)。

此外，作者還通過DFT計算探討了H₂分子在Ir納米顆粒表面的吸附行為。通過構(gòu)造Ir(111)和Ir(111)-CoO的幾何圖形，分別記為[Ir(111)]和[Ir(111)]^–，模擬了帶中性電荷和負(fù)電荷的Ir表面。H₂在[Ir(111)]和[Ir(111)]^–表面上的優(yōu)化幾何形狀，并模擬了相應(yīng)的鍵長和吸附能，表明H₂更容易吸附在[Ir(111)]^–表面上。

H₂分子的σ*反鍵軌道可以接受來自帶負(fù)電荷的Ir表面的電子，將使吸附的H₂解離成H物種，H物種很容易與吸附的CO2分子反應(yīng)，從而引發(fā)加氫過程。

Ir-CoO Active Centers Supported on Porous Al₂O₃ Nanosheets as Efficient and Durable Photo-Thermal Catalysts for CO₂ Conversion. Adv. Sci., 2023.

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【DFT+實(shí)驗(yàn)】Adv. Sci.：Ir-CoO/Al2O3實(shí)現(xiàn)高效持久的CO2制取甲烷

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