張濤&李為臻&喬波濤Nature子刊:強金屬-載體相互作用,製備熱穩定單原子催化劑

2021-02-24 微算雲平臺

單原子催化劑（SAC）具有固定在載體上的均勻分布的金屬原子，隨著負載金屬尺寸的減小，SAC達到了最大的原子利用效率。此外，由於獨特的配位環境，金屬原子和載體的強相互作用和量子尺寸效應，原子級分散的金屬物種通常表現出獨特的電子態。

單原子催化劑在許多異相反應中均表現出優異的催化性能。然而，SAC不太容易製備獲得，要以簡單且可大量的生產的方式製備熱穩定的SAC仍然是艱巨的挑戰。

近日，中國科學院大連化學物理研究所的張濤院士、李為臻研究員和喬波濤研究員報導了一種從商業RuO2粉末合成Ru SAC的方法。通過將亞微米RuO2聚集體與MgAl1.2Fe0.8O4尖晶石進行物理混合，在氧化和惰性氣氛下進行高溫處理，兩者強的金屬-載體相互作用（CMSI）促進了RuO2粉末向孤立的Ru原子轉化，獲得Ru/MAFO催化劑，並在N2O分解反應中表現出優異的催化活性。

通過像差校正掃描透射電子顯微鏡（HAADF-STEM）和X射線吸收光譜確認了原子級分散的Ru。研究表明，原子分散過程不是由氣體原子的捕獲機制引起的，而是由強的共價金屬-載體相互作用導致的。這種合成策略簡單易行，適合大規模生產用於工業應用的熱穩定SAC。

該研究成果以「Strong metal-support interaction promoted scalable production of thermally stable single-atom catalysts」為題於2020年3月9日發表在國際期刊Nature Communications。

圖1 Ru/MAFO材料的HAADF-STEM表徵

圖2 Ru/MAFO材料精細結構表徵

圖3 Ru/MAFO催化劑在N2O分解反應的催化性能表徵

圖4  RuO2分散的原位表徵

Strong metal-support interaction promoted scalable production of thermally stable single-atom catalysts

(Nature Communications，2020，DOI: 10.1038/s41467-020-14984-9)原文連結：https://doi.org/10.1038/s41467-020-14984-9華算科技專注理論計算模擬服務，是唯一擁有VASP商業版權及其計算服務資質和全職技術團隊的計算服務公司，提供全程可追溯的原始數據，保證您的數據準確、合法，拒絕學術風險。目前我們已經完成超過500個服務案例，客戶工作在JACS、Angew、AM、AEM、Nano Energy、Nature子刊、Science子刊等知名期刊發表。

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