Science: 用于设计超稳定金属纳米催化剂的金属-载体相互作用的 Sabatier 原理

雨辰

2021-11-05

负载型纳米催化剂的稳定性对于应对环境和能源挑战至关重要，并且迫切需要基础理论研究来减轻反复试验和加速实验室到工厂大规模生产的转换。

有鉴于此，中国科学技术大学李微雪教授等人，报道了金属—载体相互作用抗烧结的Sabatier原理，用于稳定金属纳米催化剂以防止烧结。

本文要点

1）基于 323 个金属-载体对的动力学模拟，使用来自 1252 个能量学数据的比例（scaling）关系，明确了界面作用强弱与烧结的“火山型”曲线关系。

2）相互作用太强会触发奥斯特瓦尔德熟化，而相互作用太弱会刺激粒子迁移和聚结。 载体的高通量筛选使纳米催化剂的耐烧结性在均质载体上达到塔曼温度，而在异质载体上则远远超过该温度。

3）提出了普适的界面作用调控纳米催化剂抗烧结的Sabatier作用原理。用两种不同活性的载体打破标度关系，可突破火山型界面能—烧结动力学的依赖关系，可以获得超稳定的纳米催化剂。

总之，该工作建立了一般性的催化剂烧结动力学模型，对高稳定催化体系的设计具有重要的指导意义。

参考文献：

SULEI HU et al. Sabatier principle of metal-support interaction for design of ultrastable metal nanocatalysts. Science, 2021.

DOI: 10.1126/science.abi9828

https:/doi.org/10.1126/science.abi9828