原位XPS研究：二硫化钼钼催化剂在CO2加氢中的应用 | 科学指南针

二氧化碳（CO2）作为一种主要温室气体，其排放控制已成为全球关注焦点。碳捕集与利用技术通过多相催化加氢将CO2转化为有价值化学品，如CO和甲醇，是减少碳排放的有效途径。二硫化钼钼（MoS2）基催化剂因其在加氢反应中的高活性而备受关注，近期研究通过原位XPS等技术深入探讨了其催化机制。

在Gernot Pacholik等人的研究中，采用原位XPS对MoS2基催化剂进行了系统分析，结合XRD、N2吸附、程序氧化（TPO）和程序还原（TPR）等表征方法，评估了催化剂在CO2加氢中的性能。研究发现，催化剂对硫污染物的耐受性较强，这对于直接利用工业烟气（无需净化）具有重要意义。

图1 （a） MoS₂催化剂的BET表面积（b） 20% O₂/Ar条件下MoS₂的TPO和60% H₂/Ar条件下MoS₂的TPR，升温斜坡为5℃min ^{- 1}。

通过BET表面积测试（图1a），纯MoS2催化剂的比表面积较高（约25 m²/g），而钾（K）促进的MoS2表面积较低（5-10 m²/g）。TPO和TPR曲线（图1b）显示，催化剂在280°C左右开始氧化，峰值出现在355°C，且直至700°C才出现还原信号，表明其热稳定性良好。

图2 新的和用过的二硫化钼基催化剂的XRD光谱。

XRD光谱（图2）证实了催化剂中MoS2相的存在，新鲜样品中检测到CoS和NiS硫化物，而使用后样品中转化为Co9S8和Ni3S2，反映了反应过程中的结构变化。

图3 几种MoS₂基催化剂在21 bar，20% CO₂, 60% H₂和20% He条件下的催化活性。（a） CO的产率，（b） CH₄的产率，（c）甲醇的产率，（d） 280℃下的选择性。

催化活性测试（图3）显示，纯MoS2的CO产率最低，而K促进的MoS2在280°C时CO产率提升127%。同时，K的加入几乎完全抑制了CH4生成，并促进了甲醇的形成，最高产率出现在280-300°C。Co或Ni的添加对产率影响较小，但改变了温度依赖性。原位XPS进一步表明，反应中形成了少量Mo(VI)和表面吸附物（如羟基和甲酸酯），提示K促进剂可能改变了反应路径。

这类原位XPS分析对于理解催化剂表面化学状态至关重要。在实际研究中，科学指南针提供专业的原位XPS测试服务，支持变温、通气等条件模拟，帮助研究人员获得准确的元素价态和表面成分数据。科学指南针的平台覆盖材料、生物、环境等全品类测试，采用先测后付模式，并提供硕博顾问团队指导，确保数据可靠性。例如，用户可通过官网预约原位XPS测试，获得类似上述研究的表征支持。

总之，二硫化钼钼催化剂通过原位XPS等表征手段，揭示了其在CO2加氢中的潜力。科学指南针作为可靠测试平台，可为这类研究提供标准化服务，助力科技创新。如需了解更多，可访问科学指南针官网或拨打400-831-0631咨询。

参考文献：1. Pacholik, G.;  Enzlberger, L.;  Benzer, A.;  Rameshan, R.;  Latschka, M.;  Rameshan, C.; Föttinger, K., In situ XPS studies of MoS2-based CO2 hydrogenation catalysts. J. Phys. D: Appl. Phys. 2021, 54 （32）, 324002.

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