西北工业大学葛会宾副教授、覃勇教授团队利用原子层沉积(ALD)技术，将微孔TiO2修饰在P25（TiO2）负载的Pt纳米团簇表面，并通过调控TiO2的沉积厚度，实现了催化剂中Pt-O-Ti界面位点和TiO2表面位点的分离。在H2O2氧化TMB反应中，TMB主要吸附在TiO2表面的中酸位点，然后被TiO2表面晶格氧氧化；而H2O2则在Pt-O-Ti界面位点发生异裂生成∙OH，生成的∙OH可迁移到TiO2表面补充晶格氧。本文为理解金属-氧化物催化剂中金属和氧化物载体之间的内在协同机制提供了指导。对于氧化物负载的金属催化剂，由于其微观结构的复杂性和表征技术的局限性，我们往往会对金属与氧化物载体之间的协同机制出现认知偏差。通常情况下可通过构建模型催化剂来阐述金属与氧化物之间的协同机制；但是受不真实反应体系的限制，不同的模型体系往往会得到相互矛盾的结论。因此，为了理解金属与氧化物载体之间本质的协同机制，有必要在接近实际催化剂体系中，在原子水平上对催化剂活性位点进行识别甚至分离，从而在根本上认识金属与氧化物载体之间的协同机制。最近，西北工业大学葛会宾副教授、覃勇教授团队利用原子层沉积技术，将不同循环次数的微孔TiO2修饰在了Pt/TiO2催化剂中Pt团簇的表面。当壳层TiO2的厚度在1.6 nm左右时，其对H2O2等小分子的扩散影响微乎其微，但可有效阻止大分子（如TMB）与Pt-O-Ti界面的接触。在H2O2氧化TMB的类芬顿反应中，TMB主要吸附在TiO2表面的中酸位点，然后被TiO2表面的晶格氧氧化；而H2O2则在Pt-O-Ti界面发生异裂生成∙OH，生成的∙OH可迁移到TiO2表面补充表面晶格氧。即在Pt/TiO2催化剂中，H2O2氧化TMB的催化机制遵循自由基辅助的晶格氧氧化过程。Pt-O-Ti界面位点和TiO2表面位点的协同可显著提高催化剂的催化性能。此项工作证明了基于ALD可实现对催化剂不同活性位点的有效分离，有助于揭示金属纳米颗粒与氧化物载体之间内在的协同机制。
西北工业大学硕士研究生马雅雯和葛会宾副教授为文章的共同第一作者，覃勇教授和葛会宾副教授为共同通讯作者。详见：Yawen Ma, Huibin Ge, Siwen Yi, Man Yang, Dan Feng, Yujing Ren, Jie Gao, Yong Qin. Understanding the intrinsic synergistic mechanism between Pt-O-Ti interface sites and TiO2 surface sites of Pt/TiO2 catalysts in Fenton-like reaction. Sci. China Chem., 2022, 65(12), 2596-2603.
覃勇，中国科学院山西煤炭化学研究所研究员，西北工业大学兼职教授。2005年于中国海洋大学获得博士学位，2004-2011年，先后在德国锡根大学、马普学会微结构物理研究所博士后研究。2011年10月到中国科学院山西煤炭化学研究所工作。主要从事表界面催化化学基础研究，针对多相催化剂表界面构效关系关键科学问题，将原子层沉积应用于催化剂表界面结构精准调控，研究界面结构、限域环境、协同环境等对催化性能的影响规律，实现了纳米催化剂的理性设计合成和性能调控。葛会宾，西北工业大学副教授。2017年于中国科学院山西煤炭化学研究所获博士学位，2020年入职西北工业大学。主要研究方向涉及原子层沉积技术、界面催化等领域。具体研究方向主要包括：低碳烷烃脱氢、选择性加氢、原子层沉积应用等。【扩展阅读】
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