通过富氮表面增强电子转移,提高了Fe3C@C催化剂的费托合成活性

《ACS Catalysis》:Intensified Electron Transfer via a Nitrogen-Enriched Surface Boosts Fischer–Tropsch Activity of Fe3C@C Catalysts

【字体: 时间:2025年11月20日 来源:ACS Catalysis 13.1

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  氮掺杂碳包裹Fe3C催化剂表面氮浓度调控可增强Fe-N配位,使CO转化率提升4倍(109.4 vs 27.4 μmol/gFe·s)同时保持碳选择性(42.1%)。光谱和计算表明氮富集表面减少Fe3C→C电子泄漏(+1.619 e→+1.906 e)并增强Fe3C→CO*回传(+0.264 e→+0.243 e),使电子密度集中于Fe3C活性位点驱动CO活化,表面氮工程为费托合成催化剂活性-选择性协同提供新策略。

  
摘要图片

表面氮浓度控制着氮掺杂碳包裹的Fe3C催化剂在费托合成(FTS)中的界面电子转移过程。通过在固定总氮含量的情况下调控表面氮密度,我们发现Fe3C@C(Fe@NC-S)中充足的氮含量通过增强Fe–N配位作用,显著提高了界面电子传递效率。这使得CO转化率提高了4倍(从27.4 μmolCO gFe–1 s–1提高到109.4 μmolCO gFe–1 s–1),同时保持了相同的C5+选择性(42.1%)。光谱学和计算研究表明,富氮表面减少了Fe3C向C的电子泄漏(从+1.906 e减少到+1.619 e),并增强了Fe3C向CO*的电子回授(从+0.243 e增加到+0.264 e),从而将电子密度集中在Fe3C活性位点上,促进CO的活化而不改变链增长动力学。这项工作证明了表面氮工程是一种可行的策略,可用于开发具有活性与选择性协同优势的下一代FTS催化剂。

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