近年来,单原子催化剂(SACs)在多相催化领域引起了极大的关注,被认为是研究金属与载体强相互作用的理想催化剂模型。尽管在过去的十年里,关于SACs的研究已经取得了巨大的研究进展,但在单原子水平上揭示SACs的结构-性能关系仍然是一个巨大的挑战。
近日,苏州大学张桥教授,林海平副教授报道了系统地研究了Pt/FeOxHy SACs上,Pt−O配位数从∼3.4到∼5的丙炔半加氢选择性与配位数的关系。
文章要点
1)通过简单的水热法制备FeOOH,并通过在FeOOH上沉积一定量的Pt(NH3)(NO3)2以制备Pt/FeOxHy SACs。在热处理过程中,以H2O形式从FeOOH中除去H和O原子以实现Pt-O配位数从〜3.43到〜5.04连续可调。通过AC-STEM,CO-DRIFTS,XANES和EXAFS表征,详细揭示了Pt SACs的结构。
2)当Pt−O配位数从∼3.4增加到∼5时,丙烯选择性从65.4%提高到94.1%,而Pt−O配位数的变化对SACs的周转频率(TOF)影响不大。
3)基于反应路径上的密度泛函理论(DFT)计算结果表明,Fe2O3上的Pt单原子倾向于选择性催化丙炔生成丙烯,而FeOOH上的Pt单原子倾向于丙炔过度氢化(POH),与实验观察结果一致。
Yong Xu, et al, Revealing the Correlation between Catalytic Selectivity and the Local Coordination Environment of Pt Single Atom, Nano Lett., 2020
DOI:10.1021/acs.nanolett.0c02940
https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c02940