Identification of active sites for hydrogenation over Ru/SBA-15 using in situ Fourier-transform infrared spectroscopy  

利用原位红外光谱确证Ru/SBA-15的加氢活性位点（英文）

作　　者：Hangjia Shen Xianyuan Wu Dahao Jiang Xiaonian Li Jun Ni 沈行加;吴先元;江大好;李小年;倪珺(浙江工业大学工业催化研究所,浙江杭州310014)

机构地区：[1]Institute of Industrial Catalysis, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, Zhejiang, China

出　　处：《Chinese Journal of Catalysis》2017年第9期1597-1602,共6页催化学报（英文）

基　　金：supported by the National Natural Science Foundation of China(21303163);the Natural Science Foundation of Zhejiang Province(LY13B030006,LY17B060006);the Qianjiang Talent Project in Zhejiang Province(QJD1302011);the Scientific Research Fund of Zhejiang Provincial Education Department(Y201328681)~~

摘　　要：The active sites for hydrogenation over Ru/SBA‐15catalysts were identified using in situ Fourier‐transform infrared spectroscopy.The amount of active sites was proportional to the interfacial circumference of the Ru particles.In contrast,the rate of hydrogen spillover from Ru to the support was inversely proportional to the size of the Ru metal particles.Consequently,a catalyst with small Ru metal particles has a high rate of hydrogen spillover but a low density of active sites,whereas one with large Ru particles has a low rate of hydrogen spillover but a high density of active sites.The formation of these active sites is probably an intermediate step in hydrogen spillover.Ru/SBA-15催化剂具有高的氢气活化能力,因此被广泛应用在加氢和氢解反应中.一般认为Ru/SBA^-15催化剂的高活性与金属Ru的高分散有关,然而有研究发现在氧化硅载体上还存在溢流的氢,这部分溢流氢也很可能参与加氢和氢解反应.这就产生了两个关键性的问题:(1)Ru/SBA^-15的催化加氢活性中心是什么,是金属Ru还是载体SBA-15;(2)在金属Ru上解离的H是如何迁移到载体上的.因此,加氢活性位点及其形成机理的确认对理解Ru/SBA^-15催化剂的高活性至关重要.原位红外光谱可从分子层面研究在工作状态的催化剂表面活性位点的状态,进而推测可能的反应机理.通过与催化剂Pd/SBA-15,Ru/Al_2O_3和SBA-15比较发现,在氢气氛围中Ru/SBA-15催化剂的原位红外谱图中存在一个独特的位于1996cm^(-1)的峰.由于在Pd/SBA-15,Ru/Al_2O_3和SBA-15上都不存在这个峰,因此该峰的形成是金属Ru和SBA-15相互作用的结果.此外,Si–O键在位于1866 cm^(-1)的合频峰不随氢气氛围变化而变化,因此可排除这个峰属于Si–O键振动的倍频峰.为了排除该峰的产生是由于CO的吸附,我们采用脉冲引入CO的方法,发现在低的CO覆盖率下,红外谱图中位于2068 cm^(-1)处出现了一个CO在Ruδ+上的线性吸附峰.随着CO覆盖率增加,该峰逐渐蓝移至2075 cm^(-1),同时位于2132 cm^(-1)处的峰强度增强了,这两个峰都归属于Run+(CO)x物种的振动峰.这些CO的化学吸附强度都很高,即使在He气中吹扫1 h后仍然存在,而1996 cm^(-1)峰的形成是可逆的.此外,低CO覆盖率下生成的吸附峰(2068 cm^(-1))的强度低于1996 cm^(-1)峰的强度,因此可以排除1996cm^(-1)峰属于CO吸附峰的可能.既然1996 cm^(-1)峰的形成是可逆的,将这个峰归属于载体上氢的可能性也可排除,因为形成载体上氢的过程是不可逆的.另外,形成1996 cm^(-1)峰的速率还证明了这个峰不属于金属Ru上吸附的氢,因为金属Ru上氢的吸附是很�

关 键 词：Ru/SBA‐15 catalyst In‐situ Fourier‐transform infrared spectroscopy HYDROGENATION Active site Hydrogen spillover 

分 类 号：O643.38[理学—物理化学]