近日，188bet足球化(hua)學(xue)與材料科學(xue)學(xue)院和合肥微尺度物(wu)質(zhi)科學(xue)國家研(yan)究(jiu)中心曾(ceng)杰教授研(yan)究(jiu)團隊，通過構筑高鉑負載量的(de)鉑-硫(liu)(liu)化鉬原子級(ji)分散催化劑(ji)，揭示(shi)出(chu)單(dan)中心近(jin)(jin)鄰原子協同催化作用機制，且該協同作用是(shi)通過近(jin)(jin)鄰金(jin)屬原子之間(jian)的(de)配位硫(liu)(liu)原子體現出(chu)來的(de)。該(gai)成果以“Synergetic interaction between neighbouring platinum monomers in CO2 hydrogenation”為(wei)題，作為(wei)封(feng)面文章在線(xian)發(fa)表(biao)在最新一期《自然?納米技術》雜(za)志上(shang)（Nature Nanotechnology, 2018, 13, 411-417）。
單原子催化劑由于(yu)其高(gao)原子利用率，低配位(wei)環境，以及(ji)金屬-載體(ti)強相互作用等獨(du)特(te)的(de)(de)(de)性(xing)質(zhi)，受到了(le)科研(yan)人(ren)員廣泛的(de)(de)(de)關注。目(mu)前，大家對單(dan)原子(zi)(zi)(zi)體(ti)系活(huo)性(xing)中心的(de)(de)(de)研(yan)究局限在孤立的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)單(dan)原子(zi)(zi)(zi)位點(dian)，或者(zhe)金(jin)屬(shu)單(dan)原子(zi)(zi)(zi)與載體(ti)配位原子(zi)(zi)(zi)之間的(de)(de)(de)相互作用上。但是，單(dan)原子(zi)(zi)(zi)催化體(ti)系看(kan)似“獨(du)立”的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)中心之間是否(fou)存在相互作用？對于這(zhe)個(ge)問題，尚未有明(ming)確(que)答案。
針對這一難題(ti)，研究人員構筑(zhu)了用于(yu)二氧化碳加氫制甲醇(chun)的鉑-硫化(hua)鉬原(yuan)子(zi)級(ji)分散催化(hua)劑，揭示出單原(yuan)子(zi)催化(hua)體(ti)系中也存在近鄰原(yuan)子(zi)協同(tong)催化(hua)機制。在該催化(hua)劑中，負(fu)載的鉑原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)取(qu)代了(le)硫(liu)化鉬中的鉬原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)，每個鉑原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)與其(qi)配(pei)位的硫(liu)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)構成了(le)一個鉑-硫活性中(zhong)心。當兩個活性中(zhong)心部分重疊或者(zhe)相接形成鉑-硫-鉑(bo)時，其中(zhong)的兩個鉑(bo)原子(zi)可(ke)(ke)稱為近鄰鉑(bo)單(dan)(dan)原子(zi)；若活性(xing)中(zhong)心不相連(lian)，可(ke)(ke)稱為孤立鉑(bo)單(dan)(dan)原子(zi)。在(zai)二氧化碳加氫反應中，近(jin)鄰鉑(bo)單原(yuan)子(zi)的催化活性高于(yu)同等條(tiao)件下孤立鉑(bo)單原(yuan)子(zi)的活性。研究人員結合(he)程序升溫脫附(fu)、原(yuan)位(wei)紅外和(he)原(yuan)位(wei)X射線光(guang)電子能譜三種原位表征技術，并(bing)輔(fu)以(yi)密度(du)泛函理論(lun)計算，研究(jiu)了不同類型的單原子在二氧(yang)化碳加氫中的反應機理。機理研(yan)究發現(xian)近鄰(lin)鉑原子（鉑-硫-鉑(bo)）之間的配位(wei)硫原子(zi)能夠解(jie)離氫氣，并(bing)且作(zuo)為反應物(wu)和(he)中間(jian)產(chan)物(wu)的吸附位(wei)點(dian)。在孤立(li)鉑單原子上，二(er)氧化碳不經歷甲(jia)酸中間體而直接轉化為甲(jia)醇；相(xiang)反，近鄰鉑單原子會協同催化二(er)氧化碳(tan)加氫反應，改變反應路徑，使二氧化(hua)碳先轉(zhuan)化為甲(jia)酸(suan)，甲(jia)酸(suan)進(jin)一步加氫生(sheng)成甲(jia)醇。
該工作首次提出(chu)了“單(dan)中心近鄰原子協同催化(hua)”這一新概(gai)念(nian)，突破了人們(men)對單原子之間互不(bu)干(gan)擾(rao)的傳統認識(shi)。研(yan)究發現(xian)近鄰單(dan)(dan)原(yuan)(yuan)子(zi)之間的(de)協同作用是通過其配位原(yuan)(yuan)子(zi)體現(xian)出來的(de)。該發現(xian)將人(ren)們的(de)視線從單(dan)(dan)純對單(dan)(dan)原(yuan)(yuan)子(zi)的(de)研(yan)究，延伸到對單(dan)(dan)原(yuan)(yuan)子(zi)的(de)配位原(yuan)(yuan)子(zi)的(de)研(yan)究，為單(dan)(dan)原(yuan)(yuan)子(zi)催(cui)化開辟了新(xin)的(de)研(yan)究方向。
該項(xiang)研究得(de)到了中科(ke)(ke)院前(qian)沿科(ke)(ke)學重點研究項(xiang)目(mu)(mu)、國(guo)家(jia)重大188bet金宝搏在线計劃、國(guo)家(jia)自然科(ke)(ke)學基金、合肥同步(bu)輻射光(guang)源等項(xiang)目(mu)(mu)的資助。
封(feng)面(mian)：王國(guo)燕、馬燕兵
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