近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室傅強(qiáng)研究員和包信和院士團(tuán)隊(duì)與大連化物所催化與新材料研究室楊冰副研究員、上海高等研究院高嶷研究員合作，在反應(yīng)氣氛誘導(dǎo)金屬催化劑動(dòng)態(tài)分散的原位表面研究中取得新進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)并提出氧吸附誘導(dǎo)金屬態(tài)銀（Ag）原子級(jí)分散新機(jī)制。
氧化分散（Oxidative dispersion）在多相催化中長(zhǎng)期被用來實(shí)現(xiàn)燒結(jié)金屬催化劑的再生，近年來還用于單原子催化劑的制備。目前主流觀點(diǎn)普遍認(rèn)為，金屬氧化物的形成是誘導(dǎo)分散的關(guān)鍵因素，但是這些理解大多是建立在非原位表征結(jié)果之上。
大連化物所發(fā)現(xiàn)氧吸附誘導(dǎo)金屬態(tài)銀原子級(jí)分散新機(jī)制
本工作中，研究人員利用環(huán)境掃描電鏡（ESEM）和團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的近常壓光發(fā)射電子顯微鏡（NAP-PEEM）等原位成像手段，證實(shí)微米尺度的Ag納米線在氧氣氣氛下可以分散成為亞納米的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)。非原位實(shí)驗(yàn)表明，Ag納米線在氧氣高溫處理后表現(xiàn)為高分散的AgOx團(tuán)簇。與此相反，原位近常壓X光電子能譜（NAP-XPS）分析明確指出，Ag在673K氧氣氣氛誘導(dǎo)分散過程中仍保持金屬態(tài)，而AgOx團(tuán)簇的形成僅發(fā)生在降溫過程中（400-300K）。密度泛函理論計(jì)算證實(shí)，金屬Ag團(tuán)簇表面的氧化學(xué)吸附是誘導(dǎo)并穩(wěn)定其高分散狀態(tài)的關(guān)鍵。本工作首次發(fā)現(xiàn)了“氧吸附誘導(dǎo)金屬態(tài)原子級(jí)分散”的新機(jī)制，為金屬態(tài)高分散催化劑的反應(yīng)穩(wěn)定性提供實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。該機(jī)制對(duì)于Ag，Pd，Au等氧化物生成焓較小的金屬催化劑具有普適性意義。
相關(guān)研究結(jié)果于3月3日發(fā)表在《自然-通訊》（Nat. Commun.）上。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金科學(xué)中心、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院B類先導(dǎo)專項(xiàng)“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”、潔凈能源創(chuàng)新研究院合作基金等項(xiàng)目的資助。
