メタン酸化時の活性パラジウム触媒のレドックスダイナミクスと表面構造

要約 パラジウムに基づく触媒は、メタンの完全酸化において最も効果的なものの一つです。広範な研究と顕著な進展にもかかわらず、触媒活性種の性質や考えられる構造ダイナミクスは依然として部分的にしか理解されていません。ここでは、オペランド透過電子顕微鏡（TEM）と近傍圧X線光電子分光法（NAP-XPS）、および密度汎関数理論（DFT）計算を組み合わせて、メタン酸化条件下でのPdナノ粒子（NPs）の活性状態と触媒機能を調査します。我々は、粒子サイズ、相組成、ダイナミクスが気相化学ポテンシャルの変化に顕著に応答することを示します。さらに、イン situ 観測と同時に行われた質量分析（MS）と組み合わせることで、触媒活性状態がPdとPdOの間で相共存と振動相転移を示すことを明らかにしました。DFT計算を助用して、観察されたレドックスダイナミクスの理論的根拠を提供し、触媒活性の出現が共存する相間の動的相互作用に関連していることを示します。その結果、緊張したPdOがメタン酸化に対してより有利なエネルギーを持っていることが示されます。