强金属-载体相互作用(SMSI)通常可以通过金属纳米颗粒与载体之间的表面自由能差异来诱导。
基于此,2025年3月24日,昆明理工大学王飞等人在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《Unraveling the Cause of Strong Metal-Support Interaction Formation: Disparities in Metal Nanoparticle Anchoring Mechanisms》的研究论文。
为了更深入地了解SMSI对多相催化的影响,作者使用了原型Pt、Pd/TiO₂(锐钛矿型)体系来展示不同的逆水煤气变换(RWGS)反应活性变化,特别是在增加金属纳米颗粒(NP)负载量时。
研究人员的实验表明,由于忽略了由于金属锚定机制的差异而导致的载体性质的变化,传统的关于金属纳米颗粒尺寸增加的表面自由能变化规律已不再适用于这些体系。
实验测量和DFT计算均表明,Pt原子强烈倾向于在锐钛矿型TiO₂载体的氧空位(Ov)上锚定,而不是在其上的OH位点上。
相比之下,与Pt原子相比,Pd原子缺乏对Ov位点的偏好,从而在载体上留下比Pt对应物更高的Ov含量。
此外,载体上高密度的残余Ov可以使Pd纳米颗粒与载体接触程度更高,无论是处于纳米颗粒包埋状态(实验)还是纳米颗粒铺展状态(模拟)。
Pt/TiO₂A的增强的CO₂转化率归因于氧空位和从Pt位点溢出的氢的协同效应。
Unraveling the Cause of Strong Metal-Support Interaction Formation: Disparities in Metal Nanoparticle Anchoring Mechanisms,Angew. Chem. Int. Ed.,2025.https://doi.org/10.1002/anie.202505820
