近日，中國科學院上海應用物理研究所上海光源材料與能源部研究員司銳與中國科學技術大學教授曾杰、李震宇合作，利用同步輻射X射線吸收精細結構譜學技術，在鉑單原子催化劑“構效關系”研究方面取得新進展，相關研究成果發表在化學類國際期刊《納米通訊》(Nano Lett., 2018,18, 3785-3791)上。
Pt1/Ni的HAADF-STEM照片(a)及其輪廓分析(b)、XANES譜圖(c)和EXAFS譜圖(d)
負載型單原子催化劑的特點是活性組分含量極低(<1 wt.%)，且無完整晶體結構，常規表征手段往往不適用。X射線吸收精細結構譜學(XAFS)技術因其元素敏感特性，可有效地探測低含量組分的非有序配位結構。在化學制備過程中，溶液相控制合成方法可有效地將金屬鎳(Ni)納米晶上的部分Ni0原子替換為Pt0原子，所得Pt1/Ni催化劑對于硝基化合物選擇性加氫反應具有高活性與選擇性。通過高角環形暗場相掃描透射電子顯微鏡(HAADF-STEM)照片(圖A)及其高倍數球差校正后的圖像(圖B)，可以從微區上確定Ni納米晶表面存在替換Ni位點的Pt單原子。司銳利用XAFS技術，首先從X射線吸收近邊譜圖(XANES)上分析證實了Pt元素為0價(類似金屬Pt)、并無離子態Ptd+成分存在(圖C)；再通過擴展X射線吸收精細結構譜圖(EXAFS)擬合確認了樣品中只存在Pt-Ni鍵、無Pt-Pt鍵(圖D)。所以，Pt是以單原子形式存在的，且每個Pt原子均只與Ni原子配位。上述結論對于合理計算選擇性加氫反應的效率至關重要，也為Pt-Ni金屬-金屬鍵相互作用是催化活性物種提供了可靠的實驗證據。
與XAFS相關的研究得到了國家自然科學基金(21373259)、中科院百人計劃、中科院戰略性先導納米專項(XDA09030102)的共同支持，相關測試實驗在上海光源BL14W1線站上完成。
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