氧活化的本征催化活性对于促进碳烟的氧化至关重要。尽管贵金属元素对氧具有良好的吸附活化能力，但高的成本限制了其广泛应用。对八面体分子筛(OMS)结构的隐锰氧化物在氧化反应已经得到了广泛的研究。这种氧化物具有天然的微孔结构，混价，疏水性好，对气态分子有很强的亲和力，这对深度催化氧化非常重要。与较大的Pt纳米颗粒相比，在微孔结构中制备高度分散的超细纳米团簇或单原子位可以大大提高贵金属的原子效率，降低成本。此外，超细铂纳米团簇与锰氧化物之间的优化区域可以增强活性中心/载体界面上发生的强烈的金属-载体相互作用（SMSI）。进一步提高了烟尘氧化的催化性能。然而，将超细铂纳米团簇镶嵌在氧化锰（KMnO_x）仍然是一个巨大的挑战。

有鉴于此，中国石油大学Jian Liu，上海交大刘晰研究员报道了精心设计并制备了Ce_0.25Zr_0.75O₂负载Pt的KMnO_x颗粒的有序多层大孔微孔催化剂（OMMM Pt-KMnO_x/Ce_0.25Zr_0.75O₂）。

文章要点

1）研究人员采用蒸发诱导界面自组装（EISA）和胶体晶体模板（CCT）相结合的方法合成了三维有序大孔介孔（3DOMM）Ce_0.25Zr_0.75O₂氧化物。KMnO_x纳米颗粒（NPs）具有八面体分子筛（OMS）的天然微孔纳米结构，平均粒径为0.46 nm。Pt纳米团簇就地锚定在KMnO_x纳米颗粒的微孔结构上，形成了Pt-KMnO_x活性中心。

2）对于OMMM Pt-KMnO_x/Ce_0.25Zr_0.75O₂催化剂而言，三维有序大孔（250 nm）结构可以提高碳烟与催化剂的接触效率，高比表面积和有序介孔(5 nm)则有利于KMnO_x纳米颗粒的分散和气态反应物(O₂和NO)的活化。同时，微孔（0.46 nm）结构可以锚定K位和超细Pt纳米团簇。而K-Mn-Pt三元组分的协同效应可将气体反应物转化为有效的中间体，进而氧化均匀分散的烟尘颗粒。

3）实验结果表明，OMMM Pt-KMnO_x/Ce_0.25Zr_0.75O₂催化剂在松散接触条件下对烟尘氧化具有很高的催化活性和稳定性，即290 ℃时TOF值为2.10 h^-1，比3DOMM Ce_0.25Zr_0.75O₂载体(0.47h^-1)提高了4倍以上。

该研究设计的分层多孔结构使改进固-固接触和所得活性的替代方案合理化，可以进一步应用于具有不同催化剂和反应物的其他催化体系。

Jing Xiong, et al, Synergetic effect of K sites and Pt nanoclusters in ordered hierarchical porous Pt-KMnO_x/Ce_0.25Zr_0.75O₂ catalyst for boosting soot oxidation, ACS Catal., 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c01911

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01911