化學所在銠原子活化氧物種轉化惰性小分子研究中取得進展

　　氧化鋁負載的痕量金屬銠可有效活化Al2O3中的晶格氧直接參與化學反應，然而氧化鋁具有高的熱穩(wěn)定性和化學惰性，在溫和條件下，氧化鋁中的氧原子很難直接參與化學轉化。

　　為了認識痕量金屬銠活化惰性晶格氧參與化學反應的本質，中國科學院化學研究所科研人員使用自行研制的團簇科學儀器，將單個Rh原子制備到氧化鋁團簇上，在室溫條件下測定了一系列Rh-Al-O團簇與CO和CH4等分子的反應活性。發(fā)現(xiàn)一個九原子團簇RhAl2O6+能連續(xù)氧化五個CO分子（圖1），該團簇是迄今為止能氧化CO分子數(shù)目最多的異核金屬氧化物團簇物種，研究結果發(fā)表于《自然-通訊》（Nat. Commun. 2016, 7, 11404）。

　　另外，RhAl3O4+團簇可活化轉化CH4分子產生CO和H2（圖2），該團簇也是首例將甲烷轉化為合成氣的異核金屬氧化物團簇物種，研究結果發(fā)表于《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 12854）。機理研究表明，在兩個反應中，Rh原子是關鍵的活性位點，它既捕獲反應物分子又儲存晶格氧（O2-）參與反應后釋放出的電子，反應前后，Rh原子的化合價從陽離子態(tài)轉變?yōu)殛庪x子態(tài)。

　　該研究從分子水平上揭示了金屬銠活化氧物種轉化惰性小分子的本質，工作得到了基金委和中科院等項目的資助。

圖1 九原子團簇RhAl2O6+可連續(xù)氧化五個CO分子

　　圖2 團簇離子RhAl3O4+可轉化CH4為H2和CO