将多个分子聚集在接近的位置是多个分子之间结合反应的前体，但是当反应物之间缺乏氢键之类的吸引相互作用的时候，如何将多个分子集合在一起是个挑战。

有鉴于此，剑桥大学Angelos Michaelides、Fabian Berger等报道基于DFT理论计算发现单原子合金催化剂的活性位点有助于共吸附，而且发现在催化反应常用的温度和压力下，许多单原子合金催化剂的活性位点都发生共吸附现象。

在平台和台阶位点的缺陷更容易产生共吸附现象，而且都呈现相似的周期性变化趋势。通过蒙克卡洛分子动力学模拟，对一系列金属和单原子合金催化剂的模型的反应性进行研究，发现共吸附现象对反应的能量产生显著的影响，甚至是当决速步骤的能垒确定的时候仍然对整个反应的能量具有显著影响。

本文要点

（1）

发展的模型中，与纯金属催化剂相比不同，单原子合金催化剂表面的共吸附现象能够将催化反应活性增强好几个数量级。

作者给出了红外光谱表征有关的共吸附信号，这有助于实验研究共吸附现象。研究结果说明相互接近的分子之间横向的排斥力能够被掺杂位点具有的增强结合力相互抵消。在各种单原子合金催化剂中，发现前过渡金属构成的单原子合金催化剂具有最强的共吸附效应，而且通过参与结合的电子数目进行优化。

（2）

这种共吸附效应与前过渡金属容易脱附的特点结合，使得这种单原子合金催化剂成为具有前景的催化剂。而且，这些单原子合金催化剂容易吸附氢气，因此能够为还原反应提供机会。

参考文献

Fabian Berger*, Julia Schumann, Romain Réocreux, Michail Stamatakis, and Angelos Michaelides*，Bringing Molecules Together: Synergistic Coadsorption at Dopant Sites of Single Atom Alloys, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c07621

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c07621