Aufschlüsselung der Rolle von Sauerstoffvakanz in dem Mechanismus der reversen Wasser-Gas-Shift-Reaktion durch Operando DRIFTS und UV-Vis-Spektroskopie

Der Reaktionsmechanismus der reversen Wasser-Gas-Shift-Reaktion (RWGS) wurde unter Verwendung von zwei kommerziellen goldbasierten Katalysatoren untersucht, die auf Al2O3 und TiO2 unterstützt sind. Die während der Reaktion gebildeten Oberflächenarten und Reaktionsmechanismen wurden durch transiente und stationäre Operando DRIFTS-Studien aufgeklärt. Es wurde festgestellt, dass die RWGS-Reaktion über Au/Al2O3 durch die Bildung von Formiatintermediaten verläuft, die zu CO reduziert werden. Im Fall des Au/TiO2-Katalysators erfolgt die Reaktion durch einen Redoxmechanismus mit der vorgeschlagenen Bildung von Hydroxycarbonylintermediaten, die weiter zu CO und Wasser zerfallen. Die Ti3+-Spezies, die Oberflächen-Hydroxyle und Sauerstoffvakanz nehmen gemeinsam teil. Das Fehlen von Carbonylspezies, die während der Reaktion an Goldpartikeln für beide Katalysatoren adsorbiert sind, weist darauf hin, dass der Reaktionsweg, der die dissoziative Adsorption von CO2 auf Au-Partikeln umfasst, verworfen werden kann. Um die Studie abzuschließen, wurde operando UV-Vis-Spektroskopie erfolgreich angewendet, um die Anwesenheit von Ti3+ zu bestätigen und die Rolle der Sauerstoffvakanz des TiO2-Trägers bei der Aktivierung von CO2 und somit der anschließenden RWGS-Reaktion zu verstehen.