Effect of MnO2 Polymorphs’ Structure on Low-Temperature Catalytic Oxidation: Crystalline Controlled Oxygen Vacancy Formation
Source abstract
Abstract
MnO2 polymorphs (α-, β-, and ε-MnO2) were synthesized, and their chemical/physical properties for CO oxidation were systematically studied using multiple techniques. Density functional theory (DFT) calculations and temperature-programmed experiments reveal that β-MnO2 shows low energies for oxygen vacancy generation and excellent redox properties, exhibiting significant CO oxidation activity (T90 = 75 °C) and stability even under a humid atmosphere. For the first time, we report that the specific reaction rate for β-MnO2 (0.135 moleculeCO·nm–2·s–1 at 90 °C) is roughly approximately 4 and 17 times higher than that of ε-MnO2 and α-MnO2, respectively. The specific reaction rate order (β-MnO2 > ε-MnO2 > α-MnO2) is not only in good agreement with reduction rates (CO-TPSR measurements) but also agrees with the DFT calculation. In combination with in situ spectra and intrinsic kinetic studies, the mechanisms of CO oxidation over various crystal structures of MnO2 were proposed as well. We believe the new insights from this study will largely inspire the design of such a kind of catalyst.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Catalytic Processes in Materials Science · Catalysis and Oxidation Reactions · Electrocatalysts for Energy Conversion
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
State Key Laboratory of Chemical Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China
Engineering Research Center of Advanced Functional Material Manufacturing of Ministry of Education, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China
Funding
Shanghai Municipal Education Commission · National Natural Science Foundation of China
References (85)
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