控制催化剂表面对不同反应物种的结合强度是一项非常具有挑战性的工作，但对于设计高活性和高选择性的催化剂而言至关重要。例如，在CO₂还原的过程中，CO的生产通常需要在反应物和产物的吸附强度之间进行平衡：从选择性的角度来看，CO的弱结合是合乎需要的，但CO₂的弱结合导致活性低。

有鉴于此，科罗拉多大学波尔得分校的J. Will Medlin等人合作提出了一种通过使用单个自组装步骤（在载体上沉积有机单层膜）来控制载体负载的金属催化剂上的CO₂吸附和CO解吸附的新方法，该方法实现了从甲烷化到RWGS的选择性转换。。

本文要点

1）膦酸单层在负载的Pt和Pd催化剂上的结合会通过through-support作用削弱CO的键合强度。CO吸附减弱通常伴随着CO₂的吸附和反应性降低。然而，通过控制配体的分子结构，可以通过CO₂与配体尾巴上的碱性胺基相互作用来促进CO₂的吸附。配体的头基结合到载体上会引起金属电子性质的变化，从而可以轻松实现CO的解吸附。

2）表面改性后，催化剂表现出显著提高的选择性（转化率接近50％时高达〜99％）和生成CO的活性。而且，由于抑制了金属催化剂上的CO中毒，因此改性催化剂的失活率也显著降低。

该研究揭示了一种利用有机配体的多功能性来精确调节催化表面上多种反应物种的结合强度的新途径，为将非选择性金属转化为化学选择性金属催化剂提供了一种新的思路。

参考文献：

Jing Zhang et al. Control of molecular bonding strength on metal catalysts with organic monolayers for CO₂ reduction. Journal of the American Chemical Society, 2020.

DOI: 10.1021/jacs.9b12980

http://dx.doi.org/10.1021/jacs.9b12980