近日，我所电镜技术研究组（DNL2002）刘岳峰副研究员团队与上海交通大学刘晰特别研究员合作，在碳化物作为载体的钴基费托合成研究中取得新进展，借助环境透射电子显微镜等原位表征技术，揭示了还原过程中碳化钛表面的钛氧物种到金属钴表面的原位迁移现象，这种增强的金属-载体的相互作用促进了费托合成反应本征活性。相关工作以题为“Surface Oxygenate Species on TiC Reinforce Cobalt Catalyzed Fischer-Tropsch Synthesis”发表在ACS Catalysis上（https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c00150）。

The reduction process for cobalt species and the origin for the improved intrinsic activity

本工作中主要利用我所能源研究技术平台(DNL20)的日立公司DEMO机-环境透射电子显微镜旗舰机型HitachiHF5000完成，研究H₂气氛中钴纳米粒子的动态还原过程以及与碳化物载体之间的相互作用，并结合具有原子分辨能力的电子能量损失谱（EELS，点扫、线扫、面扫）以及元素分布等(EDSelementalmapping)等对还原过程中纳米粒子的价态和元素分布等进行详细分析。环境透射电子显微镜旗舰机型HitachiHF5000配有二次电子(SE)检测器，可同时观察球差校正SEM/STEM图像。氧化态的钴呈现不规则的形状和粗糙的表面形貌，金属态的钴呈现规则的形状和光滑的表面，因此除了EELS分析和EDSelementalmapping，通过该电镜特色的二次电子像可直观、快速的判断钴是否被还原。在我们的工作研究了钴物种在惰性载体β-SiC上的动态还原过程，通过对还原过程的分析阐明钴物种在惰性载体上还原过程的动态变化。对比在TiC-SiC载体上还原前后Ti元素分布并结合EELS分析，揭示了碳化钛表面的钛氧物种到金属钴表面的原位迁移现象，阐明了Co在TiC-SiC载体上费托本征反应活性提升的原因。

Interfacial interaction of Co/TiC-SiC catalyst duringin-situ reduction process(Reduction conditions inside the microscope: 2 Pa H₂, 570°C).ADF-STEM images and EDS elemental mapping of (a) calcined and (b, c) reduced Co/TiC-SiC. (d) HR-TEM image of the reduced cobalt NPs with the corresponding local FFTs and (e) schematic diagram.(f) Typical ADF-STEM image of reduced Co/TiC-SiC and corresponding EELS spectra of (g) zero-loss peak and (h) TiL-edge spectra at different positions. (i) Scheme for the catalyst evolution process.

该工作的第一作者是我所DNL2002组博士后蒋倩。该工作得到了国家自然科学基金、辽宁省“兴辽英才计划”、中科院青年创新促进会和博士后面上基金等项目的资助。（文/图蒋倩）