上海應(yīng)物所等鉑鈰催化劑的原位XAFS研究取得進展

　　近日，中國科學院上海應(yīng)用物理研究所上海光源材料與能源研究部研究員司銳與北京大學教授張亞文課題組、劉海超課題組合作，將催化劑“構(gòu)效關(guān)系”研究 與同步輻射原位X射線技術(shù)緊密結(jié)合，在一氧化碳催化氧化反應(yīng)方面取得新進展，提出了對氧化鈰負載的鉑催化劑活性結(jié)構(gòu)物種進行甄別的一種有效表征方法，相關(guān) 論文已發(fā)表在《美國化學會·催化》雜志上（ACS Catalysis, 2015, 5, 5164-5173）。

　　一氧化碳氧化(CO+O₂→CO₂) 是理想的催化模型反應(yīng)，已被廣泛用于研究氧化物負載的金屬催化劑的活性結(jié)構(gòu)及其催化“構(gòu)效關(guān)系”機制的研究中。早期的結(jié)果表明：氧化鈰負載的鉑基催化劑對 于一氧化碳氧化反應(yīng)具有較高的催化活性，但相關(guān)的活性物種與機理路徑仍存在很多爭論。張亞文課題組通過液相化學合成方法，可控得到了氧化鈰納米棒負載的鉑 單原子、原子簇及納米顆粒等不同結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)其對于一氧化碳氧化反應(yīng)表現(xiàn)出迥異的催化活性。司銳利用原位X射線吸收精細結(jié)構(gòu)譜(XAFS)測試手段，結(jié)合 X射線吸收近邊譜(XANES)線性擬合以及擴展X射線吸收精細結(jié)構(gòu)譜(EXAFS)數(shù)據(jù)擬合等分析方法，獲得了對于氧化鈰納米棒負載的鉑催化劑活性結(jié)構(gòu) 物種的直接實驗證據(jù)：鉑鈰催化劑對于一氧化碳氧化反應(yīng)的轉(zhuǎn)換頻率(TOF)與其界面結(jié)構(gòu)中的Pt-O配位數(shù)成反比，即強相互作用的Pt-O-Ce物種不利 于反應(yīng)的正向進行。該工作結(jié)果對于新型鉑鈰催化劑的設(shè)計以及相關(guān)原位結(jié)構(gòu)表征方法均具有重要指導(dǎo)意義。

　　該工作的相關(guān)XAFS實驗在上海光源BL14W1線站、美國NSLS光源X18B線站上完成，并且得到了中科院“百人計劃”項目、國家自然科學基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)納米專項的共同資助。