澤攸科技工程師利用自主研發(fā)的原位TEM氣氛環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)成功捕捉了氧化還原金屬催化劑在不同條件下的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化。研究人員采用銅作為原型催化劑，系統(tǒng)展示了金屬與周圍氣體環(huán)境交互引發(fā)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，以及由此產(chǎn)生的系統(tǒng)從熱力學(xué)平衡狀態(tài)向化學(xué)動(dòng)力學(xué)控制狀態(tài)的演變。

實(shí)驗(yàn)中，我們觀察到了銅納米顆粒在不同氫氧比和溫度條件下的結(jié)構(gòu)變化和動(dòng)態(tài)行為，包括顆粒的重構(gòu)、燒結(jié)和分裂，展現(xiàn)了氣體組分和溫度對(duì)催化劑顆粒結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為的顯著影響，揭示了催化劑在不同環(huán)境條件下的響應(yīng)機(jī)制。

此外，實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)氣體組成和溫度的變化對(duì)平均顆粒尺寸產(chǎn)生了直接影響。隨著氫濃度的增加，在給定溫度下觀察到更多的燒結(jié)現(xiàn)象和較大顆粒的形成。相反在氧化學(xué)勢(shì)較高的情況下，顆粒會(huì)出現(xiàn)分裂和平均尺寸減小的現(xiàn)象。

原位TEM觀察到，氧氣的加入引起還原銅顆粒的破碎，類似于金屬塵化過(guò)程，從表面開始并逐漸向內(nèi)擴(kuò)散。破碎后的顆粒呈現(xiàn)出一定的尺寸分布，而非無(wú)限細(xì)化。在中間放大倍數(shù)下，TEM圖像顯示了小顆粒豐富的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)，涉及顆粒形狀的重構(gòu)、隨機(jī)移動(dòng)、燒結(jié)和分裂。

綜上不難發(fā)現(xiàn)，澤攸科技自主研發(fā)的原位TEM氣氛環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)不僅能夠提供催化劑在真實(shí)工作條件下的直觀圖像，還能揭示其動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)變化與催化性能之間的聯(lián)系，為設(shè)計(jì)、可持續(xù)的催化劑提供了關(guān)鍵信息。感謝福州大學(xué)黃興教授課題組提供的樣品。