單原子催化劑協(xié)同雙位機(jī)制厘清

近日，中科院大連化學(xué)物理研究所和清華大學(xué)的研究人員合作，在單原子催化機(jī)制研究方面取得新進(jìn)展。他們?cè)诎l(fā)現(xiàn)Ir1/FeOx單原子催化劑上，Ir單原子與臨近載體Fe位之間存在“雙金屬活性位”的協(xié)同催化過程。

研究人員在前期的工作中制備出Ir1/FeOx單原子催化劑，并發(fā)現(xiàn)單原子Ir中心在水煤氣變換反應(yīng)中起主導(dǎo)作用，然而對(duì)Ir1/FeOx的微觀催化機(jī)制卻一直沒有更深入的認(rèn)識(shí)。

結(jié)合第一性原理計(jì)算及實(shí)驗(yàn)表征發(fā)現(xiàn)，在水煤氣變換過程中，H2O容易在單原子Ir與載體之間解離，形成Ir-OH與Fe-OH。隨后Ir上吸附的CO與Fe結(jié)合的氧原子反應(yīng)形成CO2，進(jìn)而促進(jìn)Ir-OH中H向Ir位的轉(zhuǎn)移，降低H2產(chǎn)生的能壘?；贗r單原子和臨近載體Fe原子間的協(xié)同化合價(jià)變化這一微觀過程，研究團(tuán)隊(duì)提出了單原子催化劑“雙金屬活性位”的協(xié)同催化機(jī)制。

該項(xiàng)工作為明確單原子-載體相互作用提供了新的理論依據(jù)，也有助于設(shè)計(jì)出高活性的雙位單原子或團(tuán)簇催化劑。