对贵金属催化剂活性位点的表征是重要的研究方向，华东理工大学曹宵鸣、郭耘，江南大学，亚利桑那州立大学刘景月等报道了单原子Au负载在Co₃O₄上并在CO氧化反应中展现非常高的催化活性/稳定性，作者发现催化剂的催化活性中心是Au单原子和附近的Co或O原子（O空穴）组成，催化反应转化频率在-75 ℃中达到3.1 s^-1，目前该催化剂的活性是活性最好的Au催化剂，稳定性测试结果显示，在10次-100~300 ℃程序升温过程后/在大气氛围保存1年后，依然能够保持稳定。作者通过同位素方法，X射线吸收法，动力学研究，DFT对CO反应生成CO₂的过程进行研究，结果显示该反应通过两种方式进行，分别为Langmuir-Hinshelwood（主要过程）和Mars-van Krevelen（次要过程）。

文章要点：

（1）催化剂制备方法。Co(CH₃COO)₂·4H₂O和1，4-丁二醇在160 ℃中N₂气氛中反应40 min，随后加入0.22 M Na₂CO₃溶液，并再160 ℃中反应1 h。随后样品再350 ℃中煅烧4 h，得到Co₃O₄催化剂。Co₃O₄分散在水中，将HAuCl₄滴加到分散液中，NaOH中和至pH 7。将沉淀样品在300 ℃的N₂氛围中煅烧2 h。分别得到1.3 %和0.095 % Au/Co₃O₄。

单原子Au的实现：通过NaCN溶液溶解方法消除大颗粒Au。

4 Au + 8 NaCN + O₂ + 2 H₂O → 4 Na[Au(CN)₂] + 4 NaOH

对1.3 % Au/Co₃O₄样品通过NaCN处理，分别得到0.067 %，0.047 %，0.041 % Au负载的样品。

（2）催化反应。催化反应在-84 ℃能够发生，在-75 ℃中的反应中TOF达到3.1 s^-1。催化结果显示单原子Au的界面是催化活性中心，而不是单独Au。通过¹⁸O₂作为反应物进行同位素实验，结果显示-60 ℃中，0.047 % Au的样品中未发现C¹⁶O¹⁸O和C¹⁶O₂说明该温度中O₂和晶格氧都无法进行反应，在＞0.047 % Au的样品中发现C¹⁶O¹⁸O和C¹⁶O₂生成，说明Au/O_v-Co₃O₄位点是催化活性位点。

参考文献

Yang Lou, Yafeng Cai, Wende Hu, Li Wang, Qiguang Dai, Wangcheng Zhan, Yanglong Guo, Peijun Hu, Xiao-Ming Cao*, Jingyue Liu*, Yun Guo*

Identification of active area as active center for CO oxidation over single Au atom catalyst，ACS Catal. 2020,

DOI：10.1021/acscatal.0c01303

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01303