近日，中國科學(xué)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擔(dān)載氧化物納米結(jié)構(gòu)的動態(tài)調(diào)控研究方面取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)基于氣氛環(huán)境和載體界面的限域效應(yīng)，構(gòu)建了尺寸及結(jié)構(gòu)可控的氧化物納米催化劑。
氧化物活性結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定機(jī)制和動態(tài)調(diào)控是氧化物催化的核心，基于原子級規(guī)整的氧化物模型催化劑和原子可視的表面表征方法可以對氧化物催化作用提供微觀理解。在前期研究中，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)單層、亞穩(wěn)態(tài)、高活性的過渡金屬氧化物納米島可以穩(wěn)定在貴金屬表面，并據(jù)此提出界面限域催化的概念（Science，2010；Acc. Chem. Res.，2013；JPCC，2015）。
大連化物所發(fā)現(xiàn)氣氛和界面對負(fù)載氧化物結(jié)構(gòu)變化的限域效應(yīng)
在本工作中，研究人員在Au(111)表面上制備得到二維CrO2雙層納米島，與體相穩(wěn)定的Cr2O3結(jié)構(gòu)具有不同的原子構(gòu)象；該納米島結(jié)構(gòu)在暴露O3處理后，可自發(fā)分散并形成單分散的Cr2O7雙核團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，CrO2雙層納米島和Cr2O7雙核團(tuán)簇通過真空退火和氧化處理，可以進(jìn)行動態(tài)的可逆轉(zhuǎn)化。研究表明，除了Au(111)基底的界面限域效應(yīng)，O3解離產(chǎn)生的原子氧物種在穩(wěn)定單分散Cr2O7雙核團(tuán)簇中也發(fā)揮重要作用。本工作揭示了界面和氣氛對氧化物納米結(jié)構(gòu)動態(tài)變化的協(xié)同限域效應(yīng)。
相關(guān)研究成果以“Dynamic Transformation between Bilayer Islands and Dinuclear Clusters of Cr Oxide on Au(111) through Environment and Interface Effects”為題，于近日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。該成果的共同第一作者是大連化物所博士研究生易治宇和博士后林樂。該研究得到科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金科學(xué)中心“動態(tài)化學(xué)前沿研究”、遼寧省“興遼英才計(jì)劃”等項(xiàng)目的資助。
