来源丨科学材料站← 关注TAFirst published: August 25, 第一作者：刘潇通讯作者：单斌*、陈蓉*单位：华中科技大学近日，华中科技大学陈蓉&单斌教授课题组在国际顶级期刊nature communications(影响因子：12.121)上发表题为“Activation of subnanometric Pt on Cu-modified CeO2 via redox-coupled atomic layer deposition for CO oxidation”的研究工作。该工作报道了一种基于氧化还原耦合原子层沉积的铜改性CeO2载体上Pt催化剂低温性能的活化策略。复合催化剂的界面还原性和结构通过氧化物掺杂和铂粒径的精确控制得以精确调节。铜改性CeO2负载的Pt亚纳米团簇在室温下表现出显着的CO氧化反应活性，比原子分散的Pt催化剂活性高一个数量级。具有活性晶格氧锚定的Cu-O-Ce中心沉积了Pt亚纳米团簇，使得界面处CO吸附强度适中，有利于低温CO氧化性能的提高。该文章第一作者为刘潇博士单斌教授和陈蓉教授为本文共同通讯作者
要点解析要点一：Pt团簇附近的Cu掺杂浓度高于其它区域，这有利于调节界面附近载体的还原性，影响复合催化剂的活性。
图1. 催化剂的制备工艺和电子显微镜表征。要点二：微量的Cu掺杂元素活化了复合催化剂界面处的晶格氧原子，同时减弱了Pt团簇上CO分子的吸附强度，是Ptn/CeCu具有优异低温活性的关键。
图2. 催化剂的催化性能和表面活性表征。要点三：与Pt1/Ce和Ptn/CeCu相比，Ptn/Ce和Ptn/CeCu具有较小的Pt-O配位数，催化活性较高有关。
图3. 催化剂的界面结构特征要点四：活性界面氧和适度的CO吸附强度是Pt5/CeCu催化活性优异的关键。
总结与展望通过调节氧化物掺杂和Pt团簇尺寸，采用氧化还原耦合ALD方法，得到了精确控制的Pt/CeO2界面结构。引入铜掺杂可以调节CeO2载体的表面还原性，从而在CeO2晶格中形成Cu2+离子，并有助于生成活性的Cu–O–Ce中心，以调节界面结构和锚定Pt催化剂。为了避免CuOx的偏析，不利于负载型Pt催化剂活性的提高，Cu掺杂浓度保持在较低水平。我们提出的ALD配方可以很好地控制沉积铂催化剂的粒径，使其尺寸在亚纳米团簇到单原子范围内，从而直接影响界面铂原子的配位环境。Pt-O配位数较大的Pt单原子比Pt-O配位数较小的亚纳米Pt团簇活性低。与CeO2载体上的亚纳米Pt团簇相比，界面上的Cu掺杂不仅能激活界面氧，而且能减弱CO分子在界面Pt原子上的吸附，这是在Pt/CeO2催化剂中促进室温下晶格氧氧化CO的关键。实验结果与我们提出的基于DFT计算的Mars-van-Krevelen机理的催化反应路径一致。铜掺杂CeO2表面的Pt亚纳米团簇在室温下表现出良好的活性，CO氧化反应在室温以下开始。本研究为低温排气净化高效催化剂的设计和制备奠定了基础。【文献信息】Activation of subnanometric Pt on Cu-modified CeO2 via redox-coupled atomic layer deposition for CO oxidation/articles/s41467-020-18076-6华算科技专注理论计算模拟服务，是唯一拥有VASP商业版权及其计算服务资质、唯一拥有海外高层次全职技术团队的正规机构！采用第一性原理计算与分子动力学、蒙特卡罗等方法相结合，对电池、催化、纳米材料、生物医药等进行多尺度设计与模拟，专注为海内外催化、纳米及能源领域科研人员提供材料计算模拟整体技术解决方案。客户群体：已为清华、北大、天大、北理、北航、西交、华工、同济、复旦以及中科院各大院所等百余个高校院所提供超过1000个解决方案。
点击阅读原文，提交计算需求！
