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电子结构不对称碳介导的Pd电荷重分布促进乙醇氧化反应OA

Charge redistribution on Pd mediated by electronically asymmetric carbon for boosting ethanol oxidation

中文摘要英文摘要

作为一类具有应用前景的乙醇氧化反应(EOR)催化剂,Pd基材料仍然本征受限于表面电子结构在乙醇吸附与CH3CO中间体脱附之间的权衡关系.本文合成了负载于N/S共掺杂碳上的Pd催化剂(Pd@SNC),其中掺杂的S和N原子能够向Pd转移适量电子,从而赋予Pd更为适宜的电子结构.此外,d带中心的适度负移表明,该适宜的Pd电子结构不仅能够增强对乙醇和OH-的吸附,还能够促进中间体(CH3CO*)的脱附,从而有利于反应动力学.结果表明,Pd@SNC表现出最高的EOR催化活性,其质量活性达到945.49 mA mgPd-1,明显优于Pd@NC和Pd@C.理论计算结果进一步表明,由于共掺杂N和S原子对Pd电子结构进行了有效调控,Pd@SNC在EOR过程中脱氢步骤表现出最低的反应能垒.

Pd-based materials as the promising catalysts for ethanol oxidation reaction(EOR)are still intrinsically limited by the surface electronic-structure trade-off between ethanol adsorption and CH3CO intermediate desorption.Herein,the Pd supported on N/S co-doped carbon(Pd@SNC)catalyst is synthesized,in which the doped S and N atoms could transfer moderate amounts electron to Pd,leading to opportune electron structure of Pd.Moreover,the moderate negative shift of d-band center demonstrate that the opportune Pd electron structure can strengthen adsorption of ethanol/OH-and promote the desorption of intermediate(CH3CO*),which may facilitate the kinetics.As a result,Pd@SNC exhibiting the highest catalytic activity for EOR(945.49 mA mgPd-1),surpassing to that of Pd@NC and Pd@C.Due to the fact that the electronic structure of Pd is properly regulated by co-doped N and S atoms,as shown by the theoretical calculation results,Pd@SNC exhibits the lowest reaction energy barrier of the dehydrogenation during the process of EOR.

周鑫灿;吴广磊;王雪瑶;陈小康;兰笛;高宇庭;王晓霞;李道浩;张树超;张立杰

青岛大学材料科学与工程学院,生物纤维与生态纺织国家重点实验室,山东 青岛 266071||湖北汽车工业学院汽车材料学院,湖北 十堰 442002青岛大学材料科学与工程学院,生物纤维与生态纺织国家重点实验室,山东 青岛 266071青岛大学材料科学与工程学院,生物纤维与生态纺织国家重点实验室,山东 青岛 266071||山东大学环境科学与工程学院,山东 青岛 266237青岛大学材料科学与工程学院,生物纤维与生态纺织国家重点实验室,山东 青岛 266071||山东大学化学与化工学院前沿化学研究院,山东 青岛 266237湖北汽车工业学院汽车材料学院,湖北 十堰 442002山东省科学技术情报研究院,山东 济南 250101青岛大学材料科学与工程学院,生物纤维与生态纺织国家重点实验室,山东 青岛 266071青岛大学材料科学与工程学院,生物纤维与生态纺织国家重点实验室,山东 青岛 266071青岛大学材料科学与工程学院,生物纤维与生态纺织国家重点实验室,山东 青岛 266071||青岛大学附属医院输血科,山东 青岛 266003青岛大学材料科学与工程学院,生物纤维与生态纺织国家重点实验室,山东 青岛 266071

化学化工

Pd基催化剂乙醇氧化杂原子掺杂金属-载体相互作用电子结构

Pd-based catalystEthanol oxidationHeteroatoms dopingMetal-support interactionElectronic structure

《物理化学学报》 2026 (7)

211-227,17

本工作得到了国家自然科学基金8257028和52377026)、泰山学者计划(tsqn202211124和tsqn202103057)、山东省自然科学基金(ZR2022QB023)以及山东省高等学校青创人才引育计划(海洋多糖纤维基能源材料研究与创新团队)的资助.

10.1016/j.actphy.2026.100287

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