确定反应条件下非均相催化剂的变化可提供对机理的了解。在反应条件下，不仅金属纳米颗粒会改变形状，而且它们与氧化物载体的相互作用也会受到影响。金属催化剂与载体之间的界面在多相催化中起着至关重要的作用。外延界面通常被认为是刚性的，并且在催化反应期间以原子精度调节其固有的微观结构是具有挑战性的。

有鉴于此，浙江大学张泽院士团队的王勇教授、中科院上海高等研究院高嶷研究员和丹麦科技大学Jakob B. Wagner教授、Thomas W. Hansen等人，使用球差矫正环境透射电子显微镜，研究了金（Au）和二氧化钛（TiO₂）载体之间的界面。

本文要点

1）使用球差矫正环境透射电子显微镜研究了低电子束剂量下钛表面上的金纳米粒子。

2）研究发现，在一氧化碳（CO）氧化过程中，Au-TiO₂界面的原子结构与TiO₂表面上的金纳米颗粒的外延旋转有出乎意料的相关性。在总压强为几毫巴和500°C的一氧化碳氧化过程中，观察到金纳米粒子旋转了约10°，但当CO被去除后又回到了原来的位置。

3）密度函数理论计算表明，旋转是由于界面上吸附分子氧的覆盖率变化引起的。利用可逆和可控旋转的优势，通过改变气体和温度，实现了对Au-TiO₂活性界面的原位操纵。

总之，该工作表明在操作条件下实时设计催化界面是可能的。

参考文献：

Wentao Yuan et al. In situ manipulation of the active Au-TiO₂ interface with atomic precision during CO oxidation. Science, 2021.

DOI: 10.1126/science.abe3558

http://doi.org/10.1126/science.abe3558