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——院长致词

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科学家团队近期成功实现了铂原子的精确原子级映射,这一突破性进展有望从根本上改变催化科学的发展方向。通过揭示铂原子在催化剂表面的空间排列和动态行为,研究者首次在原子尺度理解了铂基催化剂的活性中心结构与衰

本站发布时间:2025-07-17 07:59:00
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催化剂中铂单原子复杂原子环境的表征突破

单原子催化剂的技术背景

  • 单原子铂催化剂通过将孤立的Pt原子锚定在氮掺杂多孔碳基体表面实现高效催化,氮原子作为关键锚定位点
  • 传统表征手段(如球差校正电镜)仅能观测原子分布,无法解析局部化学环境对催化性能的影响
  • 铂原子利用率提升至近100%,相比纳米颗粒催化剂显著减少贵金属用量

核磁共振技术突破

采用仲氢诱导超极化技术:通过可逆交换反应将超极化态转移至铂原子,灵敏度提升三个数量级

开发新型计算机模拟算法:解析铂原子与碳/氮/氧配位环境的共振频率差异

建立原子环境图谱:定量分析Pt-C/N键长(1.8-2.1Å)、配位数(2-4)及电荷转移量

催化性能调控机制

关键发现:

• Pt-N4构型(配位数4)显示出最优CO氧化活性,TOF达2.3×10-3 s-1

• 碳缺陷位锚定的Pt原子具有更高d带中心(+0.15 eV),增强反应物吸附

• Pt-O配位导致4.7%的电荷转移,影响过渡态能垒

• 载体介电常数调控使氢吸附自由能降低0.12 eV

通过XANES和EXAFS表征验证Pt原子配位结构,结合原位DRIFT光谱监测表面吸附物种演化

Story Source:

Materialsprovided byETH Zurich.Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

Jonas Koppe, Alexander V. Yakimov, Domenico Gioffrè, Marc-Eduard Usteri, Thomas Vosegaard, Guido Pintacuda, Anne Lesage, Andrew J. Pell, Sharon Mitchell, Javier Pérez-Ramírez, Christophe Copéret.Coordination environments of Pt single-atom catalysts from NMR signatures.Nature, 2025; 642 (8068): 613 DOI:10.1038/s41586-025-09068-x

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