單原子催化劑（SAC）具有100%的金屬利用率和極高的質(zhì)量活性，因此其在催化領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。但單原子位點(diǎn)難以同時(shí)吸附不同的反應(yīng)物分子，所以其在多元反應(yīng)中的應(yīng)用受到了限制。為彌補(bǔ)SAC位點(diǎn)單一的不足，雙原子催化劑（DAC）體系被開(kāi)發(fā)出來(lái)，異核雙原子位點(diǎn)能夠提高對(duì)不同反應(yīng)物分子的吸附能力，且雙原子之間存在協(xié)同效應(yīng)，這有利于提高多元反應(yīng)的催化活性。然而，目前雙原子催化劑的制備主要基于有機(jī)金屬化合物或有機(jī)金屬框架（MOF）的分解，這些雙金屬前體的合成過(guò)程極其復(fù)雜，且金屬元素種類(lèi)選擇受限。因此，開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)便的雙原子催化劑的方法具有重要意義。
近日，西安交通大學(xué)的黃博副教授和名古屋工業(yè)大學(xué)的Masaaki Haneda教授、京都大學(xué)的Hiroshi Kitagawa教授合作，提出了固溶體合金化制備雙原子位點(diǎn)催化劑的新策略。他們開(kāi)發(fā)了固溶體合金制備的慢合成方法學(xué)，通過(guò)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間和降低前驅(qū)體溶液的濃度來(lái)消除還原速率的差異，合成了全比例原子級(jí)別均勻混溶的Pd-Rh雙原子位點(diǎn)催化劑。
同時(shí)，針對(duì)不同時(shí)間的顆粒生長(zhǎng)、形貌演變的觀(guān)察，黃博團(tuán)隊(duì)提出了難混溶合金的形貌演化能量控制機(jī)理，并通過(guò)控制合成過(guò)程中的前驅(qū)體能量在富Rh組成下制備出具有八面體形貌的雙原子位點(diǎn)催化劑。 在汽車(chē)尾氣凈化性能測(cè)試中，Pd0.1Rh0.9和Pd0.3Rh0.7雙原子位點(diǎn)催化劑表現(xiàn)出優(yōu)越的三元催化性能，甚至超越了目前認(rèn)為性能最優(yōu)的純Rh催化劑。 原位紅外測(cè)試表明，Pd-Rh雙原子位點(diǎn)的構(gòu)筑能夠減弱Rh位點(diǎn)對(duì)CO的橋式吸附強(qiáng)度并產(chǎn)生大量Rh-CO線(xiàn)式吸附的活性物種。此外，Pd-Rh雙原子位點(diǎn)能夠非對(duì)稱(chēng)解離NO而加速NO還原反應(yīng)的關(guān)鍵步驟，從而提高三元催化反應(yīng)的催化活性。總之，通過(guò)雙原子位點(diǎn)的精細(xì)設(shè)計(jì)與特殊電子結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，能夠解決三元反應(yīng)中選擇性活化關(guān)鍵反應(yīng)物分子的科學(xué)問(wèn)題，這為催化劑的設(shè)計(jì)與發(fā)展提供了一種全新的途徑。 論文信息 Slow Synthesis Methodology-Directed Immiscible Octahedral PdxRh1-x Dual-Atom-Site Catalysts for Superior Three-Way Catalytic Activities over Rh Zhe Tan, Prof. Masaaki Haneda, Prof. Hiroshi Kitagawa, Dr. Bo Huang 文章的第一作者是西安交通大學(xué)的碩士研究生譚喆。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202117504
