金属有机骨架（MOF）是催化剂制备的重要前驱体，因为它可以预组织催化团簇并提供分子级混合。CeCuOx催化剂可完全氧化邻二甲苯和甲苯在200°C二氧化碳和水，在100°C的温度下生成丙酮和甲醇。同样，由双金属MOF制备的CoCeOx也是VOC催化氧化的出色催化剂。MOF还可以通过使用不同的连接性配体操纵MOF的结晶来成形和形成催化剂。众所周知，将Pt分散在二氧化铈上可以提高其对氧化反应的催化活性。

有鉴于此，香港科技大学King Lun Yeung和西班牙Instituto de Catálisis y Petroleoquímica的King Lun Yeung等人，利用Pt@CeBDC MOF制备了独特的Pt@CeO₂-BDC一维纳米结构。

本文要点

1）该工作描述了一种制备Pt-CeO₂催化剂的新途径，通过在CeBDC MOF结晶过程中引入Pt簇。它们在制备的催化剂中的均匀掺入保证了完整氧化反应的稳定性和高反应活性，因为所产生的晶界在将Pt与聚集体隔离的同时产生晶体缺陷。通过多种技术分析Pt@CeBDC和Pt@CeO₂-BDC样品，以确定其组成，结构，形态和质地特性。Pt@CeO₂-BDC具有丰富的氧空位(即XPS Oβ/(Oα+ Oβ)= 39.4%)，且在催化剂上2 nm的Pt团簇均匀地沉积在一维介孔多晶CeO₂上。该催化剂具有出色的VOC氧化活性（即甲苯T₅₀ = 150°C）。

2）在operando Raman-online FTIR反应器中对甲苯进行氧化反应，以阐明反应机理并建立结构-活性关系。反应过程如下：（I）低温下通过与表面过氧化物的反应，甲苯作为苯甲酸酯中间体吸附在Pt@CeO₂-BDC上；（II）涉及晶格氧的反应活化和开环，伴随着缺陷密度的变化，表明表面重排；（III）通过晶格氧完全氧化成CO₂和H₂O，并消耗吸附的氧物种再氧化还原的二氧化铈。

3）Pt团簇主要以Pt²⁺的形式存在，表面上有少量Pt⁰和Pt⁴⁺，促进了吸附和反应活化。低温下，Pt-CeO₂界面形成吸附过氧化物附近的还原二氧化铈中心，并通过Langmuir-Hinshelwood机理将甲苯氧化为苯甲酸酯类。随着反应温度升高，晶格氧的作用变得很重要，主要通过Mars-van Krevelen机理产生CO₂和H₂O。

参考文献：

Qingyue Wang et al. Operando Investigation of Toluene Oxidation over 1D Pt@CeO₂ Derived from Pt Cluster-Containing MOF. J. Am. Chem. Soc., 2020.

DOI: 10.1021/jacs.0c08640

https://doi.org/10.1021/jacs.0c08640