亚纳米级金属颗粒的形貌、在基底材料中的分布情况在催化反应过程中通常难以被清楚的认识（比如石脑油重整、生物质转化），法国CNRS-斯特拉斯堡大学材料物理与化学研究所Ersen Ovidiu 、索莱兹IFP新能源中心Raybaud Pascal对Pt在γ-Al₂O₃上的分布和结构进行了仔细研究。在HADDF-STEM模式下通过断层分析方法（tomographic analyses）对负载于γ-Al₂O₃表面的Pt纳米材料（负载量分别为0.3 wt%，1 wt%）的结构进行表征，结果发现0.9 nm粒径的扁平纳米粒子和还原态Pt单原子。Pt单原子和纳米簇通常以氧化态存在，通过EXAFS技术作者发现Pt表面上存在O和Cl负载。

       在这种材料中，作者发现Pt单原子和纳米簇之间的比值为2.8，并且当负载量提高时，Pt单原子和纳米簇数量都得以提高。作者发现在1 %Pt负载在γ-Al₂O₃上，通过H₂还原处理，Pt以纳米颗粒（0.9 nm）和单原子状态存在。通过断层分析方法首次发现纳米粒子主要分布在γ-Al₂O₃的晶界处。DFT计算说明了在晶界处的Pt纳米粒子热力学稳定性最高。通过对Pt纳米粒子之间的距离进行分析，作者发现距离随着Pt含量的改变而发生变化。Pt纳米颗粒的稳定性较高，并且在H₂ 500 ℃还原处理过程中没有移动。

本文要点

（1）催化剂制备。

         将γ-Al₂O₃浸渍于H₂PtCl₆和HCl混合溶液中，干燥后，在干燥空气中在520 ℃煅烧2 h。通过在气氛中加入不同量C₃H₆Cl₂，得到不同Cl负载的催化剂。通过这样步骤得到的催化剂记作氧化型状态。随后在500 ℃中进行H₂还原处理得到还原态的催化剂。

（2）催化剂表征。

         通过原位TEM对材料进行表征。将催化剂分散在乙醇中，用原位样品杆将分散好的催化剂输送到TEM中，分别在不同气氛中得到氧化态Pt负载的γ-Al₂O₃和还原态Pt负载的γ-Al₂O₃。随后加热到600 ℃和700 ℃测试纳米粒子的稳定性。通过这种原位加热TEM对材料不同处理过程中的变化进行表征。此外，对材料进行EXAFS测试（荧光模式中对Pt L₃进行表征）。

通过断层扫描方法（electron tomograph）对还原态的0.3 %Pt/γ-Al₂O₃-Cl和1 %Pt/γ-Al₂O₃-Cl材料中的Pt分布情况进行表征。通过断层分析测试发现，大多数的纳米粒子负载在γ-Al₂O₃的边界和缺陷位点上。作者对纳米粒子之间的分布数据进行分析，作者发现1 wt% Pt的纳米粒子间距为9 nm，0.3 wt% Pt的纳米粒子间距为16 nm。通过对纳米颗粒的分布进行分析，作者认为Pt在Al₂O₃上分布均匀。通过对相关数据的分析，作者认为每个Al₂O₃纳米颗粒表面分布1~5个Pt纳米粒子。

通过DFT计算，作者优化了Pt纳米簇的结构，分析了Pt纳米簇在（110）晶面、（100）晶面、（110）-（100）晶面边界上的稳定性。

参考文献

Ana T. F. Batista; Walid Baaziz; Anne-Lise Taleb; Johan Chaniot; Maxime Moreaud; Christèle Legens; Antonio Aguilar-Tapia; Olivier Proux; Jean-Louis Hazemann; Fabrice Diehl; Céline Chizallet; Anne-Sophie Gay; Ovidiu Ersen*; Pascal Raybaud*

Atomic Scale Insight into the Formation, Size, and Location of Platinum Nanoparticles Supported on γ-Alumina

ACS Catal. 2020, 10, XXX, 4193-4204 DOI: 10.1021/acscatal.0c00042

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.0c00042