碳化钼催化材料成本如何降低？

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近期，中科院大连化学物理研究所与德国卡尔斯鲁厄理工学院的研究者一起利用多维度的表征手段揭示了碳化钼（MoC）催化材料的碳化过程和形成机理，从原子尺度观察到了晶相结构的动态演化过程，证实了立方相氧化钼（MoOx）是一步碳化合成α相MoC的关键中间体。

碳化钼粉末图片

据中钨在线了解，碳化钼是一种超细的灰黑色粉末，结构为密排六方晶格，因具有类似贵金属的电子结构和催化特性，良好的热稳定性、机械稳定性、耐磨性和抗腐蚀性等特点，而广泛应用于催化领域，主要的催化反应类型包括加氢氢解反应、异构化反应、加氢脱硫反应、加氢脱氮反应、氨合成反应、烃类转化与合成反应。

近年来，碳化钼催化材料虽然因表现出类似贵金属的独特催化性质而引起广泛关注，但是人们对它的结构演化过程仍不是很了解。根据晶体结构的不同，MoC可以分为六方晶相的β碳化钼和立方晶相的α碳化钼。与六方晶相的β碳化钼相比，立方晶相的α碳化钼的制备过程更为苛刻，一般需要经历高污染、高能耗的氨化处理或负载高含量的贵金属，因而增加了该催化材料的生产成本，进而限制了它的应用。

碳化钼合成示意图

为了更深入地了解碳化钼结构的演化过程，以及降低生产成本，中科院大连化学物理研究所及其他单位的研究员就采用了火焰喷射法（FSP）制备亚稳态氧化物。

研究发现，在火焰喷射法制备的氧化钼上负载痕量金属铑（Rh）后，在低温区可优先发生相变产生富含氧空位的立方相氧化钼亚稳态结构，然后，在保持晶相不变下发生碳插入和碳取代，最后转化为具有高活性的立方相α碳化钼催化剂。在这一过程中，立方相MoOx中间物的形成至关重要，使后续的碳化过程遵循拓扑变换的碳化路径。

该研究成果已以“In Situ Investigations on Structural Evolutions during the Facile Synthesis of Cubic α-MoC1–x Catalysts”为题发表在美国化学会杂志上。