随着高价值化学品的生产、碳氢污染物的修复和能源可持续性的需求，开发高活性且高稳定的氧化催化剂是一项重要的任务。传统方法侧重于以氧活化氧化物作为载体，在催化剂载体外围的界面提供氧活化。
有鉴于此，美国纽约州立宾汉姆顿大学钟传建教授和中央密西根大学Valeri Petkov教授等人，提出了一种新的设计氧化催化剂的方法，即在催化反应条件下，将铂的多组分合金与亲氧金属如镍和Co进行表面氧化。
本文要点
1）通过铂(Pt)合金多组分纳米颗粒(如铂镍钴(Pt–NiCo))的表面氧化，开发出一种可实现碳氢化合物(如丙烷)完全氧化的氧化催化剂制备新策略。通过原位/operando时间分辨研究，包括高能同步辐射X射线衍射和漫反射红外傅里叶变换光谱，成功证明了Pt–NiOCoO表面氧化层和无序三元合金核的形成。通过将PtNiCo合金(PtNiOCoO)表面氧化催化剂负载在无氧的Al2O3载体上作为丙烷全氧化的模型体系，证明了其催化性能。
2）通过晶格的膨胀/收缩、有序/无序、金属-氧的配位、表面中间体的形成动力学以及与反应物和产物的反应动力学相关，可以证明表面氧化和催化协同作用是动态可控的。
3）多金属合金纳米颗粒的表面氧化作用在催化剂上产生氧化活性位点，这与传统的金属/金属氧化物载体催化剂不同，后者的催化反应发生在金属/载体周边区域上。与铂相比，这种催化协同作用可使氧化温度降低约100 ℃，在800 ℃水热老化条件下具有较高的稳定性，这可能会是自支撑催化剂设计的一个范式转变。
参考文献：
Shiyao Shan et al. Surface oxygenation of multicomponent nanoparticles toward active and stable oxidation catalysts. Nat. Commun., 2020.
DOI: 10.1038/s41467-020-18017-3
https://doi.org/10.1038/s41467-020-18017-3
