Nat Commun:通过原位控制PdAu单原子合金催化剂中活性位点的几何结构来指导反应路径

雨辰

2021-03-24

非均相催化剂中活性位点的原子尺度结构对其反应性和选择性至关重要。因此，了解活性位点在不同反应条件下的稳定性和演化对于设计高效，耐用的催化剂至关重要。

有鉴于此，塔夫斯大学E. Charles H. Sykes等人，基于理论预测CO可用于稳定双金属合金中不同活性位点的几何形状，然后实验证明了相同的PdAu双金属催化剂可在单原子合金和Pd簇相之间转变。

本文要点

1）使用负载在SiO₂上的PdAu SAA纳米颗粒催化剂通过实验探索了这种效果。催化剂的每种状态对乙醇反应的脱氢表现出不同的选择性。使用原位CO-DRIFTS，监测Pd团簇的结构，并证明通过改变CO分压随温度的变化，可以将其结构从孤立原子可逆地调节为簇。通过CO处理对双金属催化剂中的原子尺度表面结构的这种原位控制使得能够控制反应路径。

2）这些实验观察结果通过使用密度泛函理论（DFT）参数化的点阵蒙特卡洛（MC）模拟得到了进一步的合理化，该模拟显示了CO的压力和温度如何影响Pd团簇的几何形状。

3）此外，证明了如何利用CO原位控制活性位点将催化剂从对乙醛和氢具有选择性的SAA相转变为Pd簇相，从而导致CO，乙酸乙酯和CH₄的形成，作为乙醇脱氢（EDH）反应中的副产物。在各种其他系统上进行的DFT计算表明，该方法并非PdAu独有，可推广到其他双金属催化系统，如NiAu和RhAu。

参考文献：

Mengyao Ouyang et al. Directing reaction pathways via in situ control of active site geometries in PdAu single-atom alloy catalysts. Nat Commun, 2021.

DOI: 10.1038/s41467-021-21555-z

https://doi.org/10.1038/s41467-021-21555-z