Mechanismus der CO Oxidation an einem molekular‐definierten Kupfer‐Einzelatom‐Katalysator auf einer metallorganischen Gerüstverbindung

Abstract

AbstractIn der Heterogenen Katalyse ist die Aufklärung des Reaktionsmechanismus essentiell für die systematische Optimierung der Katalysatoren, aber aufgrund der unbekannten Natur der aktiven Zentren herausfordernd. Für einen molekular‐definierten, auf einer metallorganischen Gerüstverbindung (UiO‐66) geträgerten Kupfer‐Einzelatom‐Katalysators konnten wir ein detailliertes mechanistisches Bild der CO Oxidation erarbeiten. Basierend auf einer Kombination von in situ/operando Spektroskopien, kinetischen Messungen inklusive kinetischer Isotopeneffekte sowie Dichtefunktional‐Theorie basierten Rechnungen konnten wir den aktiven Platz, Reaktionsintermediate und Übergangszustände des dominierenden Reaktionszyklus sowie Veränderungen in den Cu Oxidations‐ und Spinzuständen während der Reaktion identifizieren. Die Reaktion verläuft über die reaktive Dissoziation von adsorbiertem O2, durch Reaktion von O2,ad mit koadsorbiertem COad, als ratenlimitierendem Schritt. Das verbleibende O Atom, das das Cu Zentrum mit einem benachbarten Zr4+ Ion verbindet, wird in einem zweiten aktivierten Schritt abreagiert.