Au–Pd单原子合金(SAA)催化剂的催化机理和成键分析: CO氧化反应

来源：中国科学材料

单原子催化剂(SACs)在催化科学领域引起了人们的广泛关注，包括被称为单原子合金(SAAs)的包含金属-金属键合的双金属催化剂。近日，清华大学李隽教授和南方科技大学许聪俏副教授等人在Science China Materials上发表研究论文，通过量子化学计算方法研究了Au–Pd单原子合金模型Au37Pd1上CO氧化反应的催化机理和成键分析，确定了CO@Au–Pd，O2@Au–Pd和CO/O2@Au–Pd等吸附构型的几何结构以及吸附物与底物间的结合能。Pd原子位于核芯位置的核-壳结构被证实为Au–Pd单原子合金的最稳定构型，该结构的稳定性来源于Pd原子向Au原子的电荷转移。根据结合能和化学成键分析，CO和O2分子均优先吸附在配位数低且位于顶点位置的Pd原子上。

图1 Au–Pd SAA 催化CO 氧化反应的L-H机理。

本文报道了一种新的CO和O2共吸附结构，其中CO和O2分别在两个相邻Au–Pd键上以垂直和平行桥联方式吸附，该Au–Pd单原子合金的CO氧化反应具有低能垒且遵循Langmuir-Hinshewood (L-H)机理。本文探讨了单原子合金催化剂中单原子在催化反应中的重要作用，可以为设计具有优异催化活性的新型单原子合金催化剂提供依据。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2019, 10.1007/s40843-019-1257-x。