近日，中科院大連化學物理研究所孫劍、俞佳楓團隊與劉嶽峰團隊合作，通過設計一種痕量铑負載的氧化钼，經一步碳化處理後合成高純度的 α 相碳化钼催化劑，并且在低溫水汽變換反應中展現出良好的催化活性。該團隊通過原位 XRD，原位 XAS 及原位 TEM 等表征，研究分析了在程序升溫碳化條件下由氧化钼轉化成 α 相碳化钼的過程，并闡述碳化過程中的關鍵影響因素。
相關成果以 "In-situ Investigations on Structural Evolutions during the Facile Synthesis of Cubic a-MoC1-x Catalysts" 為題，于 2022 年 12 月 14 日發表在《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc.）上，并被選為封面論文。該文章的第一作者是中科院大連化學物理研究所博士研究生孫興濤。
封面圖片：研究人員通過引入微量 Rh（雪花），建立了一步合成 α -MoC1-x 的簡便通用策略。黑色寶箱中的金色立方體為 α -MoC1-x，左方為甲烷和氫氣小分子，将 MoOx 碳化為 α -MoC1-x 後生成右方的水和一氧化碳。研究人員通過大量不同方面的原位表征解鎖了 " 黑色寶箱 " 滲碳過程中的關鍵因素和結構演變，從而為碳化物相變調控提供了思路。圖片由中國科學報社科學可視化中心制作
研究發現，純 MoO3通過一步碳化處理後僅能得到 β -Mo2C，而通過負載痕量 Rh 可以改變碳化钼的晶相結構，展現出極高的貴金屬利用率。作者首次利用多維度表征手段（原位 XRD、XAS、ETEM 等）揭示了碳化钼催化材料的碳化過程和形成機理，從原子尺度觀察到了晶相結構的動态演化過程，分析了在程序升溫碳化條件下由三氧化钼轉化成 α 相碳化钼的過程，并讨論了中間過渡态晶相及其演化情況，闡述了碳化過程中的關鍵影響因素。證實了碳化發生之前的中間過渡态立方相 MoOx的形成至關重要，它是決定碳化遵循拓撲變換路徑并最終實現一步碳化合成 α 相碳化钼的關鍵中間體，為 α 相碳化钼催化材料低成本且可控的制備提供了指導，對碳化钼催化材料的推廣和發展具有重要意義。
值得一提的是，這張登上化學頂刊 JACS 封面的圖片由中國科學報社科學可視化中心制作完成。
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論文原文鍊接：
https://doi.org/10.1021/jacs.2c08979
