近年來，中科院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室納米與界面催化研究組在多相催化界面限域研究方向上開展的系列工作受到了國(guó)際同行的廣泛關(guān)注。近日受邀撰寫的綜述文章“Interface-confined oxide nanostructures for catalytic oxidation reactions”在Accounts of Chemical Research上在線發(fā)表（Qiang Fu, Fan Yang, Xinhe Bao, Acc. Chem. Res. 2013, doi: 10/1021/ar300249b;）。
大連化物所多相催化的界面限域效應(yīng)研究工作受邀撰寫綜述文章
氧化物在多相催化反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用，主要被用作催化劑載體來分散納米金屬粒子，同時(shí)氧化物能夠通過金屬-載體的強(qiáng)相互作用（SMSI）強(qiáng)烈地影響金屬的催化性能。催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室納米與界面催化研究組將基于模型體系的表面催化研究和真實(shí)催化材料中的界面催化研究相結(jié)合，創(chuàng)新性地在金屬表面構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)氧化物形成“Oxide-on-metal”反轉(zhuǎn)催化體系，實(shí)現(xiàn)擔(dān)載的納米氧化物直接催化表面反應(yīng)。由于氧化物與金屬之間的相互作用，在金屬表面上形成的氧化物為單層分散、亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，在氧化物-金屬邊界處形成了配位不飽和的過渡金屬陽離子活性中心，能夠高效活化O2、H2O等分子，成功地用于低溫催化氧化等反應(yīng)，并由此發(fā)展出“界面限域催化”的概念。
該研究團(tuán)隊(duì)首先在Pt表面上構(gòu)建了配位不飽和亞鐵結(jié)構(gòu)（Coordinatively Unsaturated Ferrous，CUF）。這種界面限域的CUF中心與Pt協(xié)同作用，在O2的低溫活化過程中顯示出非常獨(dú)特的催化活性，應(yīng)用于富H2氣氛下CO選擇氧化，在質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)際工作條件下實(shí)現(xiàn)了燃料氫氣中微量CO的高效去除(Science 2010, 328, 1141; E&ES 2012, 5, 6313）這一概念被進(jìn)一步成功擴(kuò)展到Pt-Ni（JACS, 2011, 133, 1978)和Pt-Co（ChemCatChem 2012, 4, 1645)催化體系，證實(shí)3d過渡金屬氧化物與Pt構(gòu)成高效的反轉(zhuǎn)催化劑。近來，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這種高活性氧化物表面結(jié)構(gòu)也能夠在單層Pt（JACS, 2012, 134, 12350)和Au、Ag等非Pt貴金屬表面上得以穩(wěn)定存在并表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，顯示可以在這一氧化物/金屬反轉(zhuǎn)催化體系中實(shí)現(xiàn)降低貴金屬用量和替代貴金屬的可能。這一新穎的催化劑活性結(jié)構(gòu)為定向合成新型高效納米催化體系開辟了一條新的途徑。
該項(xiàng)目得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、國(guó)家科技部973項(xiàng)目和中國(guó)科學(xué)院的持續(xù)資助。