单原子催化剂(SACs)的研究兴趣不断增强。然而，对SACs在应用过程中的动态行为缺乏了解，阻碍了催化剂的开发和机理的理解。

近日，太平洋西北国家实验室János Szanyi 报道了在逆水−气体变换反应中Pd/TiO₂ SAC(Pd1/TiO₂光催化剂)上活性中心的演化。

文章要点

1）结合动力学、原位表征和理论，我们发现在T≥350°C，H₂还原TiO₂时，改变了Pd的配位环境，产生了部分断裂的Pd−O界面键和独特的电子结构，通过羧基途径显示出高的本征rWGS活性。氢的活化伴随着单个Pd原子(Pd_₁)的部分烧结形成无序的、扁平的、直径为1nm的团簇(Pd_n)。

2）在H₂下的新配位环境中的高活性Pd位被氧化消除，当在高温下执行时，Pd也重新分散并促进了TiO₂的还原。相反，在CO处理过程中，Pd₁烧结成晶态的∼5nm颗粒(PdNP)，使Pd₁/TiO₂失活。在rWGS反应过程中，Pd的两条演化路径共存。H₂的活化占主导地位，导致活化速度随时间的增加而增加，并形成与H₂下类似的稳态Pd活性中心。

这项工作展示了SAC上金属中心的配位环境和成核性在催化和预处理过程中如何演变，以及它们的活性是如何受到这些行为的调节的。这些对SAC动力学和结构−功能关系的认识对机理理解和催化剂设计具有重要意义。

参考文献

Linxiao Chen, et al, Dynamic Evolution of Palladium Single Atoms on Anatase Titania Support Determines the Reverse Water−Gas Shift Activity, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c02326

https://doi.org/10.1021/jacs.3c02326