JACS: 通过调节配位数和局部组成提高金属单原子催化剂的活性和稳定性

雨辰

2021-11-04

控制活性金属原子的化学环境(包括配位数(CN)和局部组成(LC))是实现活性稳定的单原子催化剂(SACs)的关键，但仍然具有挑战性。

有鉴于此，中国科学技术大学路军岭教授、Wei-Xue Li等人，通过原子层沉积，将Pt原子沉积到氮掺杂碳上的预调节锚定位点上，合成了一系列负载的Pt₁ SACs。

本文要点

1）分两步合成了一系列具有不同配位结构的Pt₁/NC SACs:(i)通过改变煅烧温度和时间制备一系列具有不同吡啶氮(N_pyri)相关锚定位点的NC载体;(ii)使用Pt ALD在这些锚定位点上精确沉积Pt原子。

2）在对氯硝基苯的加氢过程中，与CNs较低、N_pyri较多的Pt₁ SAC相比，CN较高(约4)、吡啶氮(N_pyri)较少的Pt₁ SAC表现出较高的活性和较好的可回收性。

3）理论计算表明，四配位Pt₁原子的形成能比三配位原子低约1ev，较三配位原子更抗团聚。随着Pt-N_pyri键组成的减少，Pt-5d中心逐渐上移，并且最小的一个 Pt-N_pyri 键具有高位 Pt-5d 状态，在很大程度上促进了 H₂ 离解，显着提高了氢化活性。

参考文献：

Leilei Wang et al. Boosting Activity and Stability of Metal Single-Atom Catalysts via Regulation of Coordination Number and Local Composition. J. Am. Chem. Soc., 2021.

DOI: 10.1021/jacs.1c09498

https://doi.org/10.1021/jacs.1c09498