單原子催化劑協同雙位機制厘清

近日，中科院大連化學物理研究所和清華大學的研究人員合作，在單原子催化機制研究方面取得新進展。他們在發現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，并發現單原子Ir中心在水煤氣變換反應中起主導作用，然而對Ir1/FeOx的微觀催化機制卻一直沒有更深入的認識。

結合第一性原理計算及實驗表征發現，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結合的氧原子反應形成CO2，進而促進Ir-OH中H向Ir位的轉移，降低H2產生的能壘。基于Ir單原子和臨近載體Fe原子間的協同化合價變化這一微觀過程，研究團隊提出了單原子催化劑“雙金屬活性位”的協同催化機制。

該項工作為明確單原子-載體相互作用提供了新的理論依據，也有助于設計出高活性的雙位單原子或團簇催化劑。