CeO2 负载的 Pt 单原子催化剂由于其在汽车尾气排放控制中的重要作用以及对基于 CeO2 的催化剂的基本理解而被广泛研究。尽管 CeO2 负载的 Pt 纳米粒子通常比它们的单原子对应物更具活性，但前者在氧化柴油条件下很容易重新分散为 Pt 单原子。因此，为了最大限度地提高每个 Pt 原子的反应性，充分了解 CeO2 负载的 Pt 单原子的反应机理非常重要。
有鉴于此，弗吉尼亚理工学院暨州立大学Ayman M. Karim和新墨西哥大学Hua Guo等人，报告了在Pt/CeO2单原子催化剂上的CO氧化研究。
本文要点
1）结合密度泛函理论的计算，提出了表面物种的动力学，表面中间体的作用，并解释了观察到的反应动力学。从一个只含有单原子的催化剂开始，使用原位/操作光谱为其在反应过程中的稳定性提供证据，并在反应前和反应中识别Pt1配合物及其与CO的结合。
2）结果表明，在预催化剂中， Pt 在 CeO2(111) 台阶边缘位点上以 Pt(O)4 的形式存在，但在 CO 氧化过程中，发现两个 Pt1 配合物共存，代表了反应循环中相同活性位点的两种状态。CO微热分析表明，Pt(O)4对CO的吸附很弱。
3）Pt(CO)(O)3是Pt(O)4与CO反应生成的第二种少数态/络合物，CO与Pt1结合较强。CeO2 表面的不稳定氧吸附原子直接从 Pt(O)3 或通过与 Pt(CO)(O)3 中强吸附的 CO 反应，在 Pt(O)4 的再生中起主要作用。研究表明，氧空位的形成和不稳定的 O* 的产生不是没有障碍的，这解释了 Pt(CO)(O)3 的长寿命及其可检测性，尽管它是少数复合物。
总之，该工作有助于全面了解 Pt1 配合物在反应过程中的动态演变，为设计基于Pt1的单原子催化剂提供了机理依据。
参考文献：
Yubing Lu et al. Unraveling the Intermediate Reaction Complexes and Critical Role of Support-Derived Oxygen Atoms in CO Oxidation on Single-Atom Pt/CeO2. ACS Catal., 2021.
DOI: 10.1021/acscatal.1c01900
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c01900
