铂金结构中的纳米隧道尺寸决定了气体吸附动力学

东京都立大学的研究人员阐明了氢和一氧化碳是如何被吸附到含有铂和金冠基序结构的固体中的。使用快速扫描X射线吸收测量和理论计算，他们研究了一种名为PtAu8-PMo12的[PtAu8（PPh3）8]-H[PMo12O40]固体，发现气体吸附受到结构中纳米级空隙尺寸的强烈影响

这突显了材料中工程空隙对下一代传感器和气体分离的重要性。这项工作发表在《纳米尺度》杂志上

配体保护的金属簇一直是化学家在开发尖端材料方面非常感兴趣的来源。由化学基团（配体）包围的金属原子簇的几何形状与块状金属有着根本的不同，具有独特的性质，使其对催化剂特别有用

一个有前景的应用是使用含铂簇加速氢气的生产，即“析氢反应（HER）”。这使得研究含固体金属簇中的气体输运成为一个特别重要的研究课题

由东京都立大学山佐诚司教授领导的一个研究小组一直在研究一种由八个金原子包围的铂原子组成的特殊结构，即所谓的“皇冠图案”，即铂如何位于金原子环的顶部

冠部由膦配体保护，整个结构结合成晶体结构。目的是阐明这种富含铂原子的固体如何与引入的气体相互作用，铂原子可以结合气体分子

研究小组研究了氢气和一氧化碳以及固体PtAu8-PMo12，使用以0.1秒为间隔的快速扫描X射线吸收测量来追踪固体的微观结构如何随着气体的引入而变化。发现这两种气体都成功地与铂原子结合，极大地改变了周围的原子结构以及铂原子的电子状态

发现氢气的吸附速度明显快于一氧化碳，并且是可逆的。通过观察和理论计算，发现这主要是由于氢分子的尺寸较小

相互作用足够强，空隙足够窄，导致周围结构变形，形成了一个“圣杯图案”，铂金位于原始皇冠的深处

这项研究是理解和实现化合物结构重编程的更大倡议的一部分。通过这项工作，该团队强调了阐明空隙中扩散的重要性，这是理解固体中结构变化和气体输运的关键部分 More information: Tomoki Matsuyama et al, In situ QXAFS study of CO and H₂ adsorption on Pt in [PtAu₈(PPh₃)₈]-H[PMo₁₂O₄₀] solid, Nanoscale (2024). DOI: 10.1039/D4NR03785E

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