清华/北工大JACS：双金属纳米晶解离策略立大功！快速简便制备高温稳定负载型单原子催化剂

以高比表面积氧化物为载体的贵金属催化剂是应用最广泛的工业催化剂。在这类催化剂中，贵金属在氧化物载体上的分散是一个影响催化剂活性的关键因素。单原子催化剂由于具有100%的利用率而引起了人们的广泛关注，并且氧化铝具有较大的比表面积和良好的热稳定性，是实际应用中最常用的催化剂载体之一，将贵金属单原子与氧化铝载体结合是一种提高负载型金属催化剂活性的好的选择。贵金属在载体表面特定位点的配位饱和可实现贵金属的高度分散，这种体系的一个明显的局限性是只有在低负载量下才能实现单原子一致性。

此外，负载在氧化铝(或氧化硅)上的金属原子不形成共价键，在高温和剧烈反应条件下容易团聚。因此，开发方法以提高金属活性组分在抗可还原和传统的高比表面积载体上的热稳定性具有重要意义。

基于此，清华大学李亚栋、北京工业大学戴洪兴和刘雨溪等开发了一种通用的策略，即从双金属纳米晶出发，利用双金属纳米晶作为促进剂，自发地将一系列贵金属转化为氧化铝(γ-Al₂O₃)上的单原子。

具体而言，首先制备出负载在Al₂O₃上的PdCo纳米晶，经过煅烧形成AlCo₂O₄物种，随后AlCo₂O₄表面的钴离子可以迁移到Al₂O₃的体相中；随着Co的迁移，样品表面会产生阳离子缺陷，随着Pd物种进入阳离子的缺陷位点，形成Pd-O-Co(Al)键诱导Pd物种从纳米晶向载体迁移，导致附着在纳米晶上的Pd物种逐渐变小，并最终形成Pd₁/AlCo₂O₄–Al₂O₃负载型单原子催化剂。

实验结果表明，Pd₁/AlCo₂O₄–Al₂O₃催化剂不仅具有较高的低温活性，而且在苛刻的老化条件下对CO和丙烷的氧化表现出优异的(氢)热稳定性。此外，为了探究该方法的普适性，研究人员从AuCo和PtCo纳米晶出发，成功制备出Pt₁/AlCo₂O₄–Al₂O₃和Au₁/AlCo₂O₄–Al₂O₃催化剂。

基于上述原理，研究人员通过将金属氧化物和氧化铝物理混合并加热，制备出了公斤级的Pd₁/AlCo₂O₄-Al₂O₃催化剂，同时该催化剂表现出良好的活性和稳定性，这在实际应用中具有重要意义。综上，该项工作提供了一种制备热稳定氧化铝负载的贵金属单原子催化剂的通用策略，并为贵金属单原子催化剂在工业中的广泛应用奠定了基础。

A General Dual-Metal Nanocrystal Dissociation Strategy to Generate Robust High-Temperature-Stable Alumina-Supported Single-Atom Catalysts. Journal of the American Chemical Society, 2023. DOI: 10.1021/jacs.3c02909

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清华/北工大JACS：双金属纳米晶解离策略立大功！快速简便制备高温稳定负载型单原子催化剂

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