在分子水平上理解金属中心的电子结构如何调节催化行为仍然是多相催化领域的一大挑战。

近日，华东理工大学段学志特聘教授，挪威科技大学De Chen报道了提出了一种非传统的动力学策略，将Pt催化剂上CO氧化的微观金属电子结构和宏观稳态速率联系起来。

文章要点

1）研究人员通过X射线吸收和光电子能谱以及电子顺磁共振研究清楚地揭示了具有精心设计的碳载体表面化学的可调Pt电子结构。

2）研究发现，降低Pt的电子密度通过O*-O-C*-O中间体巩固了CO辅助的O₂解离途径，同位素标记研究直接观察到了该途径，并通过密度泛函理论（DFT）计算进行了合理化。

3）稳态同位素瞬态动力学分析（SSITKA）和原位电子分析相结合，通过与频率因子、位置覆盖度和活化能密切相关，确定了Pt电荷为动力学指标。此外，进一步结合催化剂结构参数，得到了一种新的量化电子效应和预测催化性能的模型。

这种识别反应路径和动力学指标的原位动力学策略可以预测催化剂的催化性能，并可推广到其他金属催化剂的设计中。

参考文献

Chen, W., Cao, J., Yang, J. et al. Molecular-level insights into the electronic effects in platinum-catalyzed carbon monoxide oxidation. Nat Commun 12, 6888 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-27238-z

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27238-z