近日，科學院大連化學物理研究所碳資源小分子與氫能利用創(chuàng)新特區(qū)研究組副研究員孫劍、俞佳楓團隊利用火焰噴射法(Flame Spray Pyrolysis，F(xiàn)SP)的高溫淬火過程，將金屬氧化物中的晶格氧鎖定在亞穩(wěn)態(tài)，從而大幅增強了晶格氧的活性，使CO氧化反應速率比傳統(tǒng)催化劑的反應提高了10倍。
 
  由氧化物中晶格氧參與的氧化還原循環(huán)廣泛存在于催化氧化反應中。其中，晶格氧的釋放速率是反應的速控步驟，因此，增強晶格氧的活性，從而加速氧化還原循環(huán)，是促進催化氧化反應的重要手段。該團隊利用高溫淬火的方法，在保證氧化物晶體穩(wěn)定形成的同時，削弱了氧化物中金屬—氧之間的相互作用，使晶格氧處于過飽和的亞穩(wěn)定狀態(tài)。新鮮制備的Ce-Zr固溶體氧化物中未發(fā)現(xiàn)氧空位，亞穩(wěn)態(tài)的晶格氧可穩(wěn)定存在，而在相對溫和的條件下(如低溫還原、真空處理、擔載金屬等)即可釋放出大量活潑氧，為CO催化氧化反應提供多的活性位。研究發(fā)現(xiàn)，與共沉淀法制備的Ce-Zr氧化物相比，采用FSP方法制備的氧化物所能提供的氧空位數(shù)量增加了19倍。該研究成果為氧化物催化材料的設計和應用提供了新思路。
 
  相關研究成果發(fā)表在《化學科學》上。該研究得到了中科院-亥姆霍茲伙伴研究團隊項目、中科院青年創(chuàng)新促進會的資助。