日前，中科院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室納米與界面催化研究組在多相催化的界面限域效應(yīng)研究中再次取得新進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果以研究論文的形式發(fā)表在最近一期的《美國化學(xué)會(huì)志》（Journal of the American Chemical Society, 2011, 133, 1978-1986; DOI: 10.1021/ja109483a）。
在眾多的催化過程中，催化活性中心往往是配位不飽和的金屬原子，這些物種具有亞穩(wěn)態(tài)、可變化的特征，因而表現(xiàn)出高度的催化活性；另一方面，維持這種非穩(wěn)態(tài)物種需要提供合適的化學(xué)環(huán)境來對(duì)其進(jìn)行適度的限制作用。因此，催化活性中心的可變性和限域環(huán)境所表現(xiàn)出的不變性是催化的根本特征?；诩{米和界面尺度上的催化限域作用，該研究組在貴金屬Pt表面上創(chuàng)造性構(gòu)建了具有配位不飽和的亞鐵納米結(jié)構(gòu)，成功地實(shí)現(xiàn)了室溫條件下分子氧的高效活化，由此發(fā)展出“界面限域催化”的概念（Science, 2010, 328, 1141-1144；Journal of Physical Chemistry C, 2010, 114, 17069-17079）。近日，慕仁濤、傅強(qiáng)和包信和等人將這一概念擴(kuò)展到PtNi催化體系，發(fā)現(xiàn)界面限域的配位不飽和Ni物種及其在低溫氧化反應(yīng)中的重要作用；結(jié)合表面科學(xué)實(shí)驗(yàn)和真實(shí)催化劑的研究，進(jìn)一步揭示了次表層Ni對(duì)表面催化反應(yīng)的促進(jìn)作用。穩(wěn)定在Pt表面上的單層分散NiO納米結(jié)構(gòu)提供界面限域的配位不飽和Ni物種來解離分子氧，Pt表面下的次表層Ni物種能夠降低CO與原子氧的基元反應(yīng)活化能，兩者表現(xiàn)出協(xié)同催化作用的機(jī)制。據(jù)此構(gòu)建的具有NiO/Pt/PtNi三明治結(jié)構(gòu)具有高效的催化CO氧化反應(yīng)的活性。
該工作得到了國家自然科學(xué)基金委、中國科學(xué)院和科技部項(xiàng)目的資助。
