掺杂或合金化是提高金属纳米颗粒催化性能的有效且常规的方法。然而，阐明催化中的协同效应是一项具有挑战性的任务。掺杂单个原子的团簇提供了良好的模型系统以在分子水平上理解多元素协同作用的起源。近日，东京大学Tatsuya Tsukuda等研究了单Pd原子掺杂对PVP稳定的Au团簇的结构和氧化催化性能的影响。

本文要点：

1）通过Au和Pd前驱体离子的动力学控制共还原选择性合成了聚乙烯吡咯烷酮稳定的单Pd原子掺杂的Au₂₃Pd₁团簇（Au₂₃Pd₁:PVP）。

2）通过密度泛函理论计算、球差校正透射电子显微镜、X射线吸收精细结构分析、吸附CO傅里叶变换红外光谱和加氢催化研究了Au₂₃Pd₁:PVP的几何结构。结果表明，Au₂₃Pd₁:PVP与未掺杂的Au₂₄:PVP具有多分散但相同的原子排列，包括Pd原子在内的所有原子暴露在表面上。

3）Au₂₃Pd₁:PVP表现出明显高于Au₂₄:PVP的对位取代苯甲醇的有氧氧化催化活性。动力学研究表明，决定速率的步骤是从醇盐的 α-碳中提取氢化物。 Au₂₃Pd₁:PVP对氢化物提取的活化能低于Au₂₄:PVP，表明掺杂的 Pd 原子为活性中心。

Shingo Hasegawa, et al. Synergistically Activated Pd Atom in Polymer-Stabilized Au₂₃Pd₁ Cluster. ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c06996

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.2c06996