1月20日，科技日報報道，中國科學技術大學路軍嶺教授課題組與李微雪教授課題組合作，首次揭示了金屬納米催化劑中，幾何效應和電子效應各自對催化反應隨尺寸變化的調變規律，創造性地提出一種拆分剝離金屬顆粒幾何效應和電子效應的策略——金屬納米顆粒的“氧化物選擇性包裹”。在具有重要應用背景的鉑催化苯甲醇選擇性氧化到苯甲醛反應中，實現了高活性和高選擇性轉化。

由于金屬納米催化顆粒的幾何結構和電子結構隨其尺寸同步改變，使得人們無法有效區分兩種結構效應對催化反應活性、選擇性的貢獻以及對尺寸的依賴關系。如何揭示金屬催化劑尺寸效應的內在本質，打破幾何結構效應和電子結構效應與顆粒尺寸的強關聯性，進而優化設計更好性能的催化劑，是目前多相催化領域的一大挑戰。

研究人員發現，在大于4納米和小于4納米顆粒上，幾何效應和電子效應分別控制主導反應的性能，從而使催化反應的選擇性和活性都隨顆粒尺寸呈“火山型”變化趨勢。在此基礎上，通過“氧化物選擇性包裹”4納米顆粒的低配位原子，有效抑制了副反應的發生，獲得了高比質量活性和高選擇性的催化劑。

該工作提出的“氧化物選擇性包裹”金屬納米顆粒的策略，不但能夠有效拆分剝離金屬顆粒的幾何和電子效應，而且打破了催化性能隨顆粒尺寸變化的“火山型”曲線。該策略為理解催化反應中的幾何效應和電子效應提供了有效手段，并且為設計高活性、高選擇性的金屬催化劑提供重要指導。

論文第一作者是中國科大化學與材料科學學院博士生王恒偉和美國韋恩州立大學顧向奎博士。通訊作者路軍嶺教授和李微雪教授共同指導了本研究。

論文鏈接：

http://advances.sciencemag.org/content/5/1/eaat6413

來源：科技日報