表面工程是多相催化的核心。对于Co₃O₄基催化剂，体相扩展的Co₃O₄{110}表面是最具活性的表面之一。然而，大多数可用的Co₃O₄纳米晶是由热力学稳定的{111}和{010}面终止，而不是由活性的{110}面终止。Co₃O₄基催化剂中{110}晶面比例的增加与催化活性的提高有关，合成策略需要进一步研究。

基于此，华侨大学黄志伟教授报道了借助于理论计算，提出了掺杂辅助生长策略来调节Co₃O₄基纳米催化剂的端面终止。

文章要点

1）理论和实验研究都表明，Co₃O₄基催化剂在Mn体相掺杂后发生了深刻的表面终止变化。在Co₃O₄中掺入Mn降低了{110}面上的表面能，并再现了{111}>{010}≈{110}的表面能等级，为形貌变化和表面终止转变提供了热力学驱动力。

2）得到的Mn掺杂的Co₃O₄催化剂主要由纤维状结构组成，暴露出大量的{110}和{010}表面。相反，无锰Co3O4由平面几何为{111}和{010}的八面体纳米颗粒组成，其主要和次要的比暴露面分别为：{111}和{010}。

3）所报道的Mn掺杂Co₃O₄催化剂在60 ℃下反应40 h，对CO在H₂中的优先氧化表现出较高的活性和良好的稳定性。

所得到的理论和实验结果有望通过表面工程策略为新型高性能催化剂的设计和合成提供基础。

参考文献

L. Wang, Z. Huang, S. Guo, X. Wu, H. Shen, H. Zhao, G. Jing, Computationally assisted, surface energy-driven synthesis of Mn-doped Co₃O₄ fibers with high percentage of reactive facets and enhanced activity for preferential oxidation of CO in H₂, Journal of Catalysis (2022)

DOI：10.1016/j.jcat.2022.01.001

https://doi.org/10.1016/j.jcat.2022.01.001