王勇Nature子刊：CeO2上Pt1记忆决定动力学，助力CO氧化

在CeO₂上单原子Pt族金属代表了一种降低汽车尾气处理催化剂对贵金属需求的潜在方法。

基于此，美国太平洋西北国家实验室/华盛顿州立大学王勇教授等人报道了两种单原子Pt（Pt₁）在CeO₂上的动态演化过程，即分别在500 ℃和800 ℃制备的Pt/CeO₂中吸附Pt₁和在Pt_ATCeO₂中方形平面Pt₁。

在CO氧化过程中，Pt/CeO₂中吸附的Pt₁随着原位形成的少原子Pt簇的移动而移动，从而在CO中具有接近零级的高反应活性。Pt_ATCeO₂中的方形平面Pt₁在CO氧化过程中被牢固地锚定在载体上，从而导致相对较低的反应活性，在CO中具有正反应级数。

作者假设了Pt/CeO₂主要由空气中吸附的PtO₅结构组成。在CO氧化下，吸附的PtO₅吸附CO，吸附能为-0.46 eV（Vi到Vii），但吸附的CO-PtO₅很难释出具有1.5 eV（Vii到iV）的CO₂，因此不太可能发生循环1。

形成的PtO₃强烈吸附CO（i至ii），然后释放CO₂，形成0.69 eV（ii至iii）的PtO₂。O₂填充PtO₂周围的O_v，形成放热能为-1.52 eV的PtO₄ 随后进行CO吸附（iii至iV至V）。吸附的CO-PtO₄失去CO₂，形成能垒为0.5 eV的PtO₃ ，以完成循环2。

对于CeO₂(111)上的方形平面Pt₁，首先CO吸附在方形平面Pt₁（PtO₆）上，吸附能为-0.6 eV（i至ii）。CO-PtO₆需要0.5 eV的中等能量来释放CO₂以形成PtO₅（ii至iii），而PtO₅可以吸附O₂或CO形成PtO₅(O₂)（iii至iV）或CO-PtO₅（iii至Vi）。

CO-PtO₅以0.81 eV损失CO₂形成PtO₄，其吸附CO形成CO-PtO₄，而CO-PtO₄在去除CO₂后进一步转化为PtO₃。PtO₃以-2.09 eV的吸附能吸附O₂完成循环3，防止了Pt₁的烧结。

Memory-dictated dynamics of single-atom Pt on CeO₂ for CO oxidation. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-37776-3.

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