MIT麻省理工学院Yuriy Román-Leshkov、宾州大学Robert M. Rioux、坎皮纳斯大学等合成了一种过渡金属碳化物/氮化物表面上负载一层原子层厚度的Pt材料，与商业可得的Pt催化剂相比，实现了对C₂H₂催化生成C₂H₄反应中四倍选择性提升。在氮化钛钨（TiWN）上负载一层单层Pt原子后，实现了工业级别乙炔氢化反应的生成纯乙烯，并且该反应在含有过量H₂和C₂H₄同样实现纯乙烯生成。密度泛函理论结果和XANES表征结果显示，Pt的d轨道和d轨道的中心向低能量方向移动，这种通过控制核材料和壳材料提升催化反应活性的方法为贵金属催化剂电子结构调控和催化活性调控提供了理论和实验支持。

本文要点：

（1）催化剂制备。分别在TiWN, TiWC催化剂表面控制形成0.5层，1层，1.5层Pt原子结构，并测试Pt修饰催化剂的催化活性表征。催化反应情况，催化反应气体流量60 mL/min，其中C₂H₂，H₂，CH₄，He的流量分别为3 mL/min，12 mL/min，5 mL/min，40 mL/min，反应温度在343~388 K之间变化。负载Pt的催化剂对C₂H₄的产率在60~80 %之间，与之相比，商业Pt的C₂H₄选择性为20 %。DFT计算结果显示，Pt(111)晶面的费米能级位置在-1.97 eV，单层Pt/TiWC的费米能级位置在-2.82 eV，单层Pt/TiWC的费米能级位置在-2.95 eV。计算化学结果显示，在单层Pt上C₂H₄的吸附能降低，这导致了反应对乙烯的选择性较高原因。

参考文献

Zhenshu Wang, Aaron Garg, Linxi Wang, Haoran He, Anish Dasgupta, Daniela Zanchet, Michael J. Janik, Robert M. Rioux*, Yuriy Román-Leshkov*

Enhancement of Alkyne Semi-Hydrogenation Selectivity by Electronic Modification of Platinum, ACS Catal. 2020

DOI：10.1021/acscatal.9b04070

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.9b04070