加速催化化学过程和调节表面反应活性需要精确控制金属原子的电子密度。近日，明尼苏达大学Dauenhauer Paul J.报道了用于毫秒级可编程金属表面的铂-石墨烯催化冷凝器，即通过将铂纳米簇支撑在催化冷凝器装置内的石墨烯片上，该催化冷凝器装置分别促进了负极或正极施加电势的铂活性位点中的电子或空穴积累。

本文要点：

1) 催化冷凝器是通过在p型硅晶片的顶部沉积非晶HfO₂电介质（70 nm）来制造的，并在其内部的石墨烯上放置了2–4 nm的铂纳米簇活性层。施加在Pt/石墨烯层上的±6V的电势可以将电子移入或移出Pt的活性位点，使每个表面Pt原子的电荷密度超过电子或空穴的1%。

2) 在每个表面原子±10%电子的电荷密度下，通过密度泛函理论计算一氧化碳与Pt（111）表面的结合能，发现改变了24kJ mol^–1（0.25 eV），这与通过程序升温脱附（ΔBE_CO为20±1 kJ mol^–1或0.19 eV）和平衡表面覆盖率测量（ΔBE_C为14±1 kJ mol^–1或者0.14 eV）确定的一氧化碳结合能范围一致。阻抗谱表明，在3000 Hz振荡下的Pt/石墨烯电容器在电容和电荷积累方面表现出可忽略的损失，从而在催化共振所需的振幅和频率下达到可编程的表面条件。

参考文献：

Tzia Ming Onn et.al Platinum Graphene Catalytic Condenser for Millisecond Programmable Metal Surfaces JACS 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c09481

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c09481