近日，中科院大連化學(xué)物理研究所理論催化研究組李微雪研究員與美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、韓國(guó)漢陽(yáng)大學(xué)的研究人員合作，通過(guò)先進(jìn)光源和理論計(jì)算，從譜學(xué)上證明了在原位反應(yīng)條件下Pt(110)表面上催化氧化一氧化碳的活性相，研究結(jié)果以全文的形式發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上（J. Am. Chem. Soc. DOI/10.1021/ja207261s）。
原位反應(yīng)條件下催化劑的活性相和微觀(guān)反應(yīng)機(jī)理是多相催化反應(yīng)研究中的挑戰(zhàn)課題之一，代表性的一個(gè)課題就是汽車(chē)尾氣Pt催化劑催化氧化的一氧化碳的活性相和反應(yīng)機(jī)理。早在2004年，李微雪通過(guò)密度泛函理論計(jì)算，并結(jié)合高壓隧道掃描電鏡，研究了氧化氣氛下Pt(110)表面的氧化行為，構(gòu)造了Pt(110)表面氧化的熱力學(xué)相圖，確定了表面氧化形成alpha-PtO2的條件（Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 146104）。進(jìn)一步的理論計(jì)算預(yù)言，在實(shí)際的反應(yīng)條件下，一氧化碳氧化的活性位應(yīng)該是位于氣相、化學(xué)吸附相、alpha-PtO2三相共存的邊界處 (Chem. Phys. Lett. 409 (2005) 1)。
原位高壓催化氧化反應(yīng)取得進(jìn)展
借助于美國(guó)先進(jìn)光源上的高壓XPS，發(fā)現(xiàn)在高的氧分壓下，Pt(110)表面上存在兩種不同的氧物種，為兩相共存。李微雪課題組的XPS計(jì)算發(fā)現(xiàn)，這兩種氧物種分別對(duì)應(yīng)于化學(xué)吸附和alpha-PtO2的氧物種。這兩種不同的氧物種，在原位反應(yīng)條件下，表現(xiàn)出相類(lèi)似的活性，都可以有效地催化活化一氧化碳。這些結(jié)果在譜學(xué)上全面證實(shí)了早期理論上預(yù)言的活性相和微觀(guān)反應(yīng)圖像。進(jìn)一步的負(fù)載型納米催化劑上發(fā)現(xiàn)與單晶模型催化劑上相類(lèi)似的能譜，該結(jié)果意味著單晶模型催化劑的研究結(jié)果也可以有效地外推到實(shí)際的負(fù)載型納米催化劑上。
該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委的支持。