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南开大学AM:鉴定稳定的Pt单原子光催化剂

时间:2022-04-19 来源: 浏览:

南开大学AM:鉴定稳定的Pt单原子光催化剂

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目前单原子催化剂领域,人们 亟需理解在催化反应过程中单原子的催化机理和单原子催化位点的动态变化
有鉴于此, 南开大学展思辉、沈铸睿等 报道发现在 Pt SA-Zn 0.5 Cd 0.5 S 单原子催化剂的单原子催化位点在溶液相光催化反应中对离子的 Brownian 碰撞表现非常有趣的现象,导致不同单原子催化剂产生位点的结构变化过程区别、表现不同的催化活性和催化稳定性。
本文要点
要点 1.  通过同步辐射、表面结构表征、显微成像表征、理论计算等方法结合, 揭示发现两种催化反应位点: Pt Zn-sub -S 3  (Pt 取代 Zn 位点 ) and Pt ads -S 2  (Pt 吸附在催化剂的界面 ) 。在 Na 2 S 溶液中 S 2- Pt 原子配位,因此导致 Pt 原子从 Pt ads -S 2 位点剥离,同时稳定性更好的 Pt Zn-sub -S 3   位点得以保留,因此在催化反应中实现了较低的稳定催化反应速率( 19.40 mmol g -1 h -1 )。在抗坏血酸溶液中,抗坏血酸离子与 Pt 原子的结合力更低,但是仍能够降低 Pt ads -S 2 催化位点的移动能垒(从 67.18 mmol g -1 h -1 降低至 35.96 mmol g -1 h -1 ),因此在 6 h 后降低 52.03 % Pt ads -S 2 单原子催化位点在光催化反应过程中发生团聚和形成纳米簇状结构,这种催化剂具有更高的催化活性,但是催化活性随反应时间面临衰减。
要点2 通过催化活性位点的催化活性, 设计了主要结构为 Pt Zn-sub -S 3 结构的 Pt SA-ZCS-sulfur 催化剂,在光催化反应中实现了较好的催化活性 420 nm 的量子效率为 14.0 % 6 h 光催化反应后催化反应活性降低 5 % ,最高的催化反应活性达到 79.09 mmol g -1 h -1
Fangyuan Chen, Wenming Sun, Dongpeng Zhang, Fa Guo, Sihui Zhan, Zhurui Shen, Identification the Stable Pt Single Sites in the Environment of Ions: From Mechanism to Design Principle, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202108504
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202108504
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