通常，在氧化物负载的贵金属上，水煤气变换（WGS）反应有两种不同的反应机理。一种是在催化剂表面涉及甲酸酯或羧基中间体的缔合机理；另一个是氧化还原机制，涉及载体参与金属氧化物界面。但是，由于控制催化活性的基本因素与基材和金属的几何和电子结构（包括金属的形状和大小）密切相关，因此用于WGS的贵金属催化剂的性质仍然难以捉摸。金属与载体表面之间的相互作用以形成独特的界面部位。作者在之前的研究工作中，合成了一种对WGS反应具有极高活性的新型Ir₁/FeO_x SAC，并且发现以Ir-O-Fe部分形式稳定的Ir₁单原子在WGS反应中起着主导作用。根据这些结果，很明显，阐明活性位点的特定电子和几何环境至关重要，尽管长期以来人们一直将金属/氧化物界面位点视为WGS反应的反应区。

有鉴于此，中科院大连化物所王晓东研究员，林坚副研究员，张涛院士，清华大学，南方科技大学李隽教授报道了Ir₁/FeO_x SAC上的WGS反应的理论和实验相结合的研究，以探索Ir₁/FeO_x  SAC对WGS反应的催化机理和性能。

文章要点

1）水容易分解为Ir₁单原子上的OH*和附近的与Fe位键合的O原子上的H*。Ir₁上吸附的CO与相邻的O原子反应生成CO₂，从而产生氧空位（O_vac）。

2）由于H从吸附的OH*向Ir₁迁移并随后与另一H*反应，因此可以产生H2 。Ir₁与邻近的Fe物种之间的协同相互作用表明，在电子跃迁过程中，电子从Fe³⁺-O∙∙∙Ir²⁺-O_vac活性位转移到Fe²⁺-O_vac∙∙∙Ir³⁺-O的新位点。

3）通过协同双金属活性位点（DMAS）进行WGS反应的氧化还原机制有别于传统的形成甲酸或羧基中间体的缔合机制。Ir₁/FeO_x用于顺序生产CO₂和H₂的实验结果证实了所提出的新反应机理。

该研究阐明涉及的双金属活性位点的催化机理可能为理解具有可还原载体的金属催化剂的催化机理提供启示，从而有助于合理设计新的具有活性的双位单原子和单团簇催化剂。

Jin-Xia Liang, et al,  Dual metal active sites in an Ir1/FeOx single-atom catalyst: a redox mechanism for the water-gas-shift reaction Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.201914867

https://doi.org/10.1002/ange.201914867