来源：X-MOL
本文结合漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS）和瞬态调制激发相位敏感检测（ME-PSD）技术，研究了二氧化铈纳米立方体和纳米球上二氧化碳的加氢反应。在催化过程中常用的250℃温度下，分子氢与二氧化铈纳米结构反应生成了多达五种不同类型的羟基（OH）。这些羟基的生成引起了二氧化铈纳米结构的形貌变化，进而影响了二氧化碳的吸附，并影响了逆水煤气变换（RWGS）反应（CO₂ + H₂ → CO + H₂O）的反应路径。表面吸附物的行为以及相关的反应机理高度依赖于纳米结构的形貌，反映了CO₂↔羟基化二氧化铈界面的动态特性。总体而言，二氧化碳与羟基的反应生成了丰富的甲酸盐和羟基碳酸盐物种，而表面羟基的存在会影响由二氧化碳与氧化物基底氧中心反应生成的常规碳酸盐的稳定性。在瞬态或ME-PSD研究中，将二氧化铈纳米结构暴露于250 °C的CO₂/H₂混合物中，发现碳酸氢盐和甲酸盐是吸附/解吸过程中的动态物种，但它们对逆水煤气变换反应（RWGS）的贡献有限。在两种催化剂表面上，羟基和碳酸盐吸附物最初经历了快速的、动力学控制的还原（OH<sub>ads</sub> + 0.5H₂<sub>2</sub>,gas → O<sub>v</sub> + H₂O<sub>2</sub>,gas）和氧化（CO<sub>3</sub>,ads + O<sub>v</sub> → CO<sub>2</sub>,gas + 2O<sub>2</sub>）过程，这是RWGS反应的一部分。二氧化铈纳米立方体还存在一条额外的反应路径，其中碳酸盐的直接分解（涉及瞬态和表面三齿碳酸盐的转化）提高了RWGS速率。总的来说，这些结果表明氢对CO₂在氧化物表面的吸附和反应具有显著影响，并强烈强调了考虑不同氧化物纳米结构以成功优化CeO₂基催化剂在CO₂加氢反应中的性能的必要性。