CeO_(2)负载的铜基催化剂的界面电子和几何结构研究进展OA

负载型金属-氧化物催化剂在多相催化中占据核心地位,其催化性能与金属-氧化物界面的原子结构密切相关。CeO_(2)负载的铜基催化剂因在CO氧化、水气变换和甲醇合成等能源与环境催化反应中表现优异而备受关注。铜与氧化铈之间的强相互作用深刻影响着界面处的电子转移与几何构型,是决定催化活性和选择性的关键因素。该综述系统归纳了铜物种在CeO_(2)不同形貌(纳米棒、纳米粒子、纳米立方体)表面的分散行为及其对界面结构的影响机制。现有研究表明,CeO_(2)的暴露晶面及其表面缺陷位浓度是调控铜分散度的核心因素,相比于主要暴露(100)晶面的纳米立方体,富含(110)/(111)高缺陷晶面的纳米棒和纳米粒子能够显著促进铜物种以小尺寸团簇或单原子形式高度分散。借助球差校正透射电镜、X射线吸收精细结构光谱及密度泛函理论计算,研究者已在原子尺度上识别出Cu^(+)-O v-Ce^(3+)等活性位构型,并揭示了铜团簇层数、尺寸及与载体间电子转移对催化路径的调控规律。在催化应用层面,CeO_(2)纳米棒负载的催化剂因界面处具有更高的Cu^(+)/Ce^(3+)比例和氧空位浓度,在低温CO氧化、CO优先氧化及CO_(2)加氢制甲醇等反应中均展现出优于纳米立方体负载催化剂的性能。最后,该综述利用环境透射电镜和原位光谱技术,在真实反应条件下实时追踪界面结构动态演变,以构建更精准的构效关系,从而为高性能铜铈催化剂的结构设计与理性合成提供理论指导。