華東理工大學單原子催化傳感“結構-穩定性”研究新成果

近日，華東理工大學機械與動力工程學院張博威特聘研究員與華中科技大學楊旋教授合作，在Nature子刊自然通訊（Nature Communications）上發表了題為“Elucidating the structure-stability relationship of Cu single-atomcatalysts using operando surface-enhanced infrared absorption spectroscopy"的研究論文，在線報道了該課題組在Cu單原子在的結構-穩定性關系研究方面的進展，為單原子催化傳感的結構-穩定性調控提供了指導性方法。

隨著人類社會的發展，化石燃料的大規模利用釋放了大量的溫室氣體CO 2，造成了海洋酸化和氣候變化等嚴重問題。傳感器的廣泛使用對于監控和確保我們的正常工作和生活是的。近年來，單原子催化劑（SACs）因其優異的催化活性和選擇性而被認為是化學傳感領域理想的敏感材料。然而，伴隨著尺寸減小帶來的表面自由能的升高，易導致單原子在反應過程中發生團聚而降低其穩定性。盡管研究人員已經對SACs的構效關系進行了廣泛探索，但其相應的結構-穩定性關系仍然缺乏。

為了解決上述的科學問題，團隊利用原位衰減全反射表面增強紅外吸收光譜（ATR-SEIRAS）定量監測Cu單原子SACs在的催化演變過程。Cu SACs在催化過程中通過重構過程轉化為2 nm的Cu納米顆粒。由于配位差異，Cu SACs的演化速率高度依賴于催化劑的底物。密度泛函理論計算表明，Cu SACs的穩定性高度依賴于它們的形成能，這可以通過控制Cu位點與底物之間的親和力來控制。這項工作強調了OperandoATR-SEIRAS的使用，以實現對長期應用的結構-穩定性關系機理的理解。

來源：傳感器專家網