不同金屬組分距離實現精細調控

科學導報訊 記者耿倩 10月29日，記者從山西煤化所獲悉，該所覃勇研究員及其團隊在雙金屬催化劑協同效應研究方面取得重要進展，可實現不同金屬—載體可控組裝以及不同金屬組分距離的精細調控，為辨識催化反應活性位點及理解雙金屬協同機制和反應機理提供了可靠的途徑。

雙金屬催化劑由于其協同效應，相比單金屬組分催化劑，表現出優異的催化反應性能，因此，雙金屬催化劑一直是多相催化領域的研究熱點。通常認為雙金屬組分的距離應該是越近越好。近年來的研究卻表明，多功能位點之間的間距顯著影響催化劑性能。然而，傳統制備方法很難實現對催化劑微觀結構的精準調控，難以將雙金屬組分進行空間分離并對其間距進行調控，阻礙了建立直觀可靠的構效關系及活性位點的辨認。

覃勇及其團隊利用原子層沉積（ALD）技術成功設計并制備了一系列的單金屬催化劑、雙金屬組分緊密接觸、空間分離的催化劑、以及選擇性覆蓋某一組分的催化劑，考察了其對肉桂醛選擇性加氫性能的影響。對于空間分離催化劑，通過改變TiO2殼層的厚度，可以實現雙組分距離的精細調控。結果表明，雙金屬催化劑對目標產物的選擇性具有明顯提高。對于CoOx-Pt雙組分空間分離的CoOx/TiO2/Pt雙金屬催化劑，也表現出優異的催化反應活性及選擇性。

團隊通過采用原位與非原位的XANES技術對催化劑反應前后的電子狀態進行了詳細表征，及基于原位XAFS、H2-TPR、H2-TPD、DFT計算等一系列表征分析，認為這一學術成果具有普適性。