介觀催化團隊祝艷教授在原子簇催化研究取得新進展
研究金屬催化劑不同位點的單個金屬原子對催化的貢獻是極具挑戰(zhàn)的，因為對于常規(guī)多相催化劑來說，很難精準地“裁掉”一個金屬原子而不改變其它部位的結構，進而研究它的催化作用。精確結構金屬原子簇為研究單個金屬原子在“進入”和“離開”催化劑本體過程中所帶來的催化影響提供了機會。
祝艷課題組使用空心Au24和實心Au25原子簇作為模型催化劑催化甲烷和過氧化氫反應，Au24結構中一個中心金原子的缺失使得其比實心的Au25具有更高的催化活性。更有趣的是，隨著反應循環(huán)次數(shù)的增加，Au24的活性不斷降低直至和Au25相當。研究發(fā)現(xiàn)，空心Au24在H2O2作用下會轉(zhuǎn)化為實心的Au25，而失去催化活性。Au25可以通過與PPh3再次轉(zhuǎn)變?yōu)榭招腁u24，使其催化活性得以再生，這種可逆的催化性能對于催化劑的再生是非常重要的。理論計算結果表明，當 OH、CH3等自由基在Au24上形成較強吸附時，其表面的一個Au原子容易轉(zhuǎn)移至中心空位，原子簇結構發(fā)生重排，使原先難以發(fā)生的雙點位偶合反應成為了可能，導致新反應路徑的發(fā)生。新反應路徑避免了CH3與OH從雙吸附位點向吸附單位點遷移合并的反應步驟(高能壘)，故提高了反應速率與轉(zhuǎn)化率。此工作利用一個金原子在原子簇中心位置的進入和移出，調(diào)控其催化活性的可逆轉(zhuǎn)換，揭示了原子簇中每個位點上的單個原子對催化性能的貢獻都是不可忽視的，為原子簇催化劑控制與新催化反應和新反應歷程發(fā)現(xiàn)提供了新的思路。
該工作以“Reversible Switching of Catalytic Activity by Shuttling an Atom into and out of Au Nanoclusters”為題在線發(fā)表在Angewandte Chemie (DOI: 10.1002/anie.201903853 and 10.1002/ange.201903853)。南京大學碩士生蔡瀟為本文第一作者，北京計算科學研究中心陳名揚副研究員負責其中的計算工作，中科院上海應用物理研究所司銳研究員協(xié)助分析X-射線吸收譜，南京大學介觀催化團隊負責人丁維平教授參與了討論。此研究得到國家自然科學基金，江蘇省和南京大學的經(jīng)費資助。
版權與免責聲明：本網(wǎng)頁的內(nèi)容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享，并不意味著贊同其觀點或證實其真實性，也不構成其他建議。僅提供交流平臺，不為其版權負責。如涉及侵權，請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱：sales@allpeptide.com