尽管尺寸效应背后的界面电子效应和几何效应是决定负载型金属催化剂催化性能的关键，但对于大多数重要的多相催化反应，如水煤气变换反应（WGSR）而言，其界面电子效应和几何效应尚不清楚。

近日，北京大学张亚文教授，Hai-Chao Liu报道了合成了一系列高度均匀的Pt/CeO₂催化剂，其铂沉积从单原子到亚纳米团簇和纳米颗粒不等。通过结构表征和催化试验，系统地研究了Pt尺寸效应背后的界面电子和几何效应。

文章要点

1）研究发现，Pt/CeO₂催化剂对WGSR具有一定的尺寸效应，当温度为250 ˚C时，粒径约为3.8 nm的负载型Pt纳米颗粒具有1.64 s^-1的最高TOF，高于同类条件下的其他Pt/CeO₂催化剂。

2）原位DRITFS结果表明，Pt/CeO₂催化剂是通过甲酸盐和羧基为主要活性物种的缔合机理来催化WGSR，即使在Pt(S-NPs)/CeO₂样品中也是以比甲酸盐途径更有利的羧基途径为主导。具有相邻氧空位的Pt-CeO₂界面（即Pt^δ+-O_V-Ce³⁺物种）是WGSR的催化活性中心。同时与Pt原子和O原子配位的Pt^δ+物种提供了吸附和活化CO的位点，而附近的氧空位则提供了活化和解离H₂O的活性位点。因此，与金属-载体相互作用（EMSI）相对应的界面电子和几何效应以及丰富的氧空位决定了反应途径，并导致含有3.8 nm Pt纳米颗粒的Pt/CeO₂催化剂具有最高的活性。

这项工作首次阐明了尺寸效应背后的界面电子和几何效应如何影响用于催化WGSR的Pt/CeO₂催化剂的性能，从而有助于理解负载型贵金属催化剂的活性位点和设计高活性的WGSR工业催化剂。

参考文献

Kun Yuan, et al, Size effect-tuned water gas shift reaction activity and pathway on ceria supported platinum catalysts, Journal of Catalysis (2020),

DOI: 10.1016/j.jcat.2020.12.035

https://doi.org/10.1016/j.jcat.2020.12.035