双金属纳米粒子通过强烈的金属-金属相互作用提供几何变化和电子重新分布，这大大提高了催化的活性和选择性。然而，定量描述催化活性位点的原子构型在实验上受到平均系综效应的挑战，该平均系综效应是由颗粒尺寸和晶相在高温和反应性气体下的相互作用引起的。

近日，中科院大连化物所申文杰研究员，Yong Li，卡尔斯鲁厄理工学院Yuemin Wang，中科院上海高研院Zheng Jiang利用像差校正扫描电子显微镜(STEM)、X射线吸收近边结构(XANES)、扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)光谱、红外光谱(IR)和密度泛函理论(DFT)计算的互补组合，量化了相同尺寸但晶相变化的PdCu单粒子上活性中心的几何结构和电子特征。

文章要点

1）研究发现，有序的体心立方（B2）颗粒(8 nm)比无序的面心立方（fcc）颗粒提高了用于乙炔加氢的本征活性一个数量级。

2）密集的表面Pd-Cu键由化学有序的晶相定义，具有孤立的Pd位点和较低的配位数，并具有较高的金属d带中心。环境透射电子显微镜（TEM）对H原子的直接观察表明，它不仅大大加速了Pd原子上的H₂解离，而且有效地容纳了颗粒顶/次表面上活化的H原子。

这项研究为通过精确计算颗粒表面活性中心的原子构型来研究单纳米颗粒的化学反应提供了一种新的途径。

参考文献

Liu, S., Li, Y., Yu, X. et al. Tuning crystal-phase of bimetallic single-nanoparticle for catalytic hydrogenation. Nat Commun 13, 4559 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-32274-4

https://doi.org/10.1038/s41467-022-32274-4