过渡金属碳化物由于其独特的类似于贵金属的催化性能而备受关注。其中，α相碳化钼(α-MoC1-x)在水煤气变换和甲醇水相重整反应的超低温活化水方面表现出高活性。

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然而，立方α-MoC1-x的制备过程通常需要额外的氨化处理，能耗高或需要大量贵金属辅助，严重限制了其应用。

近日，由中国科学院大连化学物理研究所孙健教授、余家峰博士和刘跃峰博士领衔的联合研究团队与来自中国科学院的Grunwaldt教授合作。德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)在原子水平上观察了晶体结构的动态演化，证实了立方MoOx相是一种合成面心立方α-MoC1-x的关键中间体。步渗碳工艺。

这项工作于11月23日发表在美国化学学会杂志上。

研究人员对渗碳过程中作为中间体形成的晶相进行定性和定量分析，并通过环境透射电子显微镜进一步监测形貌和晶体结构的演变。

他们发现，由于微量Rh对H2的活化，MoO3首先在低温(300°C)下还原为立方缺氧的Mo氧化物(MoOx)。然后，碳原子可以占据氧空位形成立方MoOxCy中间体，这对于通过拓扑途径进一步转化为α-MoC1-x至关重要。碳化物的最终相取决于初始中间体的初级结构和渗碳过程中结构演化的路径，其中缓慢和逐步的还原对于活性α-MoC1-x的形成是必要的。

“这项工作揭示了渗碳过程中结构演变的关键因素，”孙教授说。“它为α-MoC1-x的一步合成提供了一种更简便、更通用的策略。”