Übergangsmetallcarbide haben aufgrund ihrer einzigartigen katalytischen Eigenschaften, die Edelmetallen ähneln, viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Darunter zeigen Molybdäncarbide der α-Phase (α-MoCl-x) eine hohe Aktivität bei der Aktivierung von Wasser bei ultraniedriger Temperatur bei der Wasser-Gas-Verschiebung und der Reformierung der Methanolreaktion in der wässrigen Phase.
Der Herstellungsprozess von kubischem α-MoCl-x erfordert jedoch im Allgemeinen eine zusätzliche Ammonifizierungsbehandlung mit hohem Energieverbrauch oder Unterstützung durch eine beträchtliche Menge an Edelmetallen, was seine Anwendung stark einschränkt.
Vor kurzem hat ein gemeinsames Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Sun Jian, Dr. Yu Jiafeng und Dr. Liu Yuefeng vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) in Zusammenarbeit mit Prof. Grunwaldt aus Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) in Deutschland beobachtete die dynamische Entwicklung der Kristallstruktur auf atomarer Ebene, die bestätigte, dass die kubische MoOx-Phase das Schlüsselintermediat für die einstufige Synthese von kubisch flächenzentriertem α-MoC1-x war Aufkohlungsprozess.
Diese Arbeit wurde veröffentlicht in Zeitschrift der American Chemical Society am 23. Nov.
Die Forscher führten qualitative und quantitative Analysen von Kristallphasen durch, die während des Aufkohlungsprozesses als Zwischenprodukte gebildet wurden, und überwachten ferner die Entwicklung von Morphologie und Kristallstruktur durch Umgebungstransmissionselektronenmikroskopie.
Sie fanden heraus, dass MoO3 zuerst bei einer niedrigen Temperatur (300°C) aufgrund der Aktivierung von H2 durch eine Spurenmenge von Rh zu kubischem, sauerstoffarmem Mo-Oxid (MoOx) reduziert wurde. Dann könnten Kohlenstoffatome Sauerstoffleerstellen besetzen, um kubische MoOxCy-Zwischenstufen zu bilden, die für die weitere Umwandlung zu α-MoC1–x über den topologischen Weg wesentlich waren. Die Endphase der Carbide hing von der Primärstruktur der anfänglichen Zwischenprodukte und dem Weg der Strukturentwicklung während des Aufkohlungsprozesses ab, bei dem eine langsame und schrittweise Reduktion für die Bildung von aktivem α-MoC1–x erforderlich war.
„Diese Arbeit enthüllt den Schlüsselfaktor der Strukturentwicklung während des Aufkohlungsprozesses“, sagte Prof. Sun. „Es bietet eine einfachere und universellere Strategie für die einstufige Synthese von α-MoC1–x.“
Mehr Informationen:
Xingtao Sun et al, In-situ-Untersuchungen zu Strukturentwicklungen während der einfachen Synthese kubischer α-MoC1–x-Katalysatoren, Zeitschrift der American Chemical Society (2022). DOI: 10.1021/jacs.2c08979