【原】浙江大学王勇课题组Nature子刊：解耦Pt催化剂的电子效应和几何效应—选择性加氢！

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研究内容

由于电子和几何效应之间错综复杂的关系，将电子和几何效应解耦一直是多相催化的长期目标。可通过解决两个主要难题来解决：首先，找到一个合适的能反映电子结构变化并与催化性能相关的实验物理化学参数。其次，确定电子结构的状态函数与金属纳米粒子尺寸或形态变化之间的关系。

浙江大学王勇教授课题组首先提出了一种新的正交分解方法，通过尺寸和形状控制方法以及精心选择的温和表面活性剂去除策略，在各种载体上获得了一系列具有相似粒径和形状的负载Pt催化剂，以系统地研究对氯硝基苯(p-CNB)加氢中的电子和几何效应。相关工作以“Decoupling the electronic and geometric effects of Pt catalysts in selective hydrogenation reaction”为题发表在Nature Communications上。

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研究要点

要点1. 结果表明，催化剂的费米能级可以通过具有不同功函数(Wf)的载体来调节。尺寸和形状相似的Pt NPs与载体之间的电子转移程度与载体的功函数（Wf）呈正相关，而负载型Pt NPs上费米能级的差异对C-Cl键的裂解有显着影响，最终决定了p-CNB的选择性。

要点2. 优化的具有大Wf的催化剂的费米能级削弱了Pt NPs将价电子填充到C-Cl键的反键轨道中的能力，最终抑制了加氢脱卤副反应。

要点3. 基于反映电子效应的各种尺寸Pt NPs上的一系列线性比例关系，通过正交关系成功衍生出几何效应。建立了可分离的嵌套双坐标系来定量评估这两种效果。对于该反应，证实Pt电子效应的临界尺寸约为 8 nm。以上结果被认为重塑了对多相催化的电子和几何效应的研究。

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研究图文

图1. Pt 基催化剂的形态表征。

图2. 铂基催化剂的电子特性。

图3. Pt基催化剂的电子结构与p-CNB化学选择性加氢的催化性能相关联。

图4. 不同尺寸的铂基催化剂的结构表征。

图5. Pt催化剂在p-CNB化学选择性加氢中的电子和几何效应解耦。

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文献详情

Decoupling the electronic and geometric effects of Pt catalysts in selective hydrogenation reaction

Zhe Wang, Chunpeng Wang, Shanjun Mao,* Bing Lu, Yuzhuo Chen, Xie Zhang, Zhirong Chen, Yong Wang*

Nat. Commun.

DOI: 10.1038/s41467-022-31313-4