ACS Catal：双金属催化位点

纳米技术

2022-03-05

双金属催化剂目前在异相催化剂领域成为新的研究热点，但是目前人们对这种双金属催化剂中双金属物种起到的协同作用并没有很好的理解。

有鉴于此，中国科学技术大学江俊等报道通过深入的第一性原理计算，对一系列N配位的双金属催化剂位点在O₂活化和CO氧化反应进行计算模拟研究。

本文要点：

（1）

研究发现，相邻的N₃配位结构双金属位点具有非常强的协同作用和动态作用，比其他催化位点展示了更好的催化活性。通过这种催化剂模型，对不同金属位点组成（M=Fe, Co, Ni, Cu, Pt）进行研究，发现含有Fe的双原子结构具有更高的催化活性。特别是Fe-Ni双原子结构由于能够有助于同时吸附CO和O₂，因此展示了更强的催化活性，因此可能是一种具有前景的CO氧化催化剂。

（2）

对50种不同结构的催化剂进行系统性的研究，提出了一种普适性的催化反应活性描述符，发现描述电荷转移的电子/光谱描述符，金属平均电荷，金属的平均d轨道中心，反应物的伸缩振动频率等能够在一定程度上反应O₂单一反应物的结合能力/稳定性；对于CO和O₂同时作为反应物的情况，关键中间体（O₂）的结合稳定性/反应活性能够更好的描述催化反应。而且这种描述符同样适用于NO氧化反应。

本文发展的新型描述符能够很好的理解反应条件种结构-反应活性之间的关系，为设计高性能双金属催化剂提供理论指导和支持。

参考文献

Chuanyi Jia, Qian Wang, Jing Yang, Ke Ye, Xiyu Li, Wenhui Zhong, Hujun Shen, Edward Sharman, Yi Luo, and Jun Jiang*, Toward Rational Design of Dual-Metal-Site Catalysts: Catalytic Descriptor Exploration, ACS Catal. 2022, 12, 3420–3429

DOI: 10.1021/acscatal.1c06015

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c06015