Molecular-level insights into the electronic effects in platinum-catalyzed carbon monoxide oxidation.
Molecular-level insights into the electronic effects in platinum-catalyzed carbon monoxide oxidation.
复制标题
铂催化一氧化碳氧化中电子效应的分子水平洞察
DOI：
10.1038/s41467-021-27238-z
复制
发表时间：
2021-11-25
影响因子：
16.6
通讯作者：
Duan X
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen W;Cao J;Yang J;Cao Y;Zhang H;Jiang Z;Zhang J;Qian G;Zhou X;Chen D;Yuan W;Duan X
在分子水平上理解金属中心的电子结构如何调节催化行为仍然是多相催化的一个巨大挑战。在此，我们报告了一种非常规的动力学策略，用于桥接微观金属电子结构和宏观稳态速率的CO氧化Pt催化剂。X射线吸收和光电子能谱以及电子顺磁共振调查明确揭示了可调Pt电子结构与精心设计的碳支持表面化学。减少Pt的电子密度巩固了通过O*-O-C*-O中间体直接观察到的同位素标记研究和合理化的密度泛函理论计算的CO辅助O2解离途径。结合稳态同位素瞬态动力学和原位电子分析确定Pt电荷的动力学指标是密切相关的频率因子，网站覆盖率，和活化能。进一步纳入催化剂的结构参数产生一个新的模型，用于量化的电子效应和预测的催化性能。这些可以作为一个基准的催化剂设计的综合动力学研究在分子水平上。
A molecular-level understanding of how the electronic structure of metal center tunes the catalytic behaviors remains a grand challenge in heterogeneous catalysis. Herein, we report an unconventional kinetics strategy for bridging the microscopic metal electronic structure and the macroscopic steady-state rate for CO oxidation over Pt catalysts. X-ray absorption and photoelectron spectroscopy as well as electron paramagnetic resonance investigations unambiguously reveal the tunable Pt electronic structures with well-designed carbon support surface chemistry. Diminishing the electron density of Pt consolidates the CO-assisted O2dissociation pathway via the O*-O-C*-O intermediate directly observed by isotopic labeling studies and rationalized by density-functional theory calculations. A combined steady-state isotopic transient kinetic and in situ electronic analyses identifies Pt charge as the kinetics indicators by being closely related to the frequency factor, site coverage, and activation energy. Further incorporation of catalyst structural parameters yields a novel model for quantifying the electronic effects and predicting the catalytic performance. These could serve as a benchmark of catalyst design by a comprehensive kinetics study at the molecular level.
登录
查看更多内容
影响因子：
8.6
作者：
Abrikosov, IA;Olovsson, W;Johansson, B
通讯作者：
Johansson, B
影响因子：
3.7
作者：
Kresse, G;Furthmuller, J
通讯作者：
Furthmuller, J
Pt/TiO2 催化剂上低温 CO 氧化的动力学研究及粒径影响
影响因子：
22.1
作者：
Li, Na;Chen, Qiu-Yan;Lu, Ji-Qing
通讯作者：
Lu, Ji-Qing
在存在和不存在氢气的情况下，TiO2 负载的 Pt/Co-B 双组分催化剂可促进 CO 氧化活性
影响因子：
22.1
作者：
Ding, Zhengxin;Yang, Haiyan;Fu, Xianzhi
通讯作者：
Fu, Xianzhi
影响因子：
15
作者：
Chin, Ya-Huei (Cathy);Buda, Corneliu;Iglesia, Enrique
通讯作者：
Iglesia, Enrique