标题：Conflicting Roles of Coordination Number on Catalytic Performance

of Single-Atom Pt Catalysts

第一作者：Dahong Huang

通讯作者：Junfeng Niu, Jae-Hong Kim

通讯单位：东莞理工大学、耶鲁大学

研究内容:

     调整金属原子的配位数被认为是提高单原子催化剂催化性能的策略之一。配位原子的特性对SACs的催化活性和选择性的显著影响已被广泛研究。配位数与催化性能之间的关系被认为是SACs体系结构设计的另一个关键因素。本文采用一种简单的湿式化学法制备SACs，以相对较低的热处理温度（≤160°C）保留有机粘接剂，避免Pt₁聚集。同时，利用温和的热处理温度对Pt单原子的配位数（CN）进行精细地调控。

要点1：

  采用三步工艺合成Pt₁/SiC单原子催化剂。通过结合有机粘接剂对SiC表面进行改性，经紫外线照射后将H₂PtCl₆光还原为Pt₁，然后在80°C到160°C下进行热处理以调节Pt₁的CN，从而在高金属负载量(高达9.6 wt%)的情况下合成了原子级分散的Pt催化剂。

要点2：

  热催化的动力学随着CN的降低而显著增加：对配位数为3的Pt₁/SiC₈₀，其一阶速率常数κ=8.0 h^-1；配位数为4的Pt₁/SiC₈₀，其一阶速率常数κ=4.2 h^-1；配位数为5的Pt₁/SiC₈₀，其一阶速率常数κ=1.3 h^-1。

要点3：  

       在光催化系统中，本文发现CN对TBBPA降解动力学没有影响，与以往文献中普遍的理解相矛盾。这可能归因于氢原子形成路径的差异以及整个反应路径的速率限制步骤。

图1：（a）制备Pt₁/SiC的示意图；（b）SiC、（c）APTMS改性的SiC、（d）Pt₁/SiC₈₀、（e）Pt₁/SiC₁₆₀的AC-HAADF STEM图。

图2：（a）Pt 箔, PtO₂, [Pt(NH₃)₂Cl₂]和 Pt₁/ SiC_temperature的 K³-加权的FT-EXAFS；不同Pt₁/ SiC_temperature 和标样的Pt L₃-edge（b）归一化的XANES和（c）一阶导数曲线；（d）Pt₁/ SiC_temperature Pt-4f的XPS。

图3：密度泛函理论计算两种催化反应的最小能量路径示意图。

参考文献：

Dahong Huang, Ning He, Qianhong Zhu, Chiheng Chu, Seunghyun Weon, Kali Rigby, Xuechen Zhou,Lei Xu, Junfeng Niu, Eli Stavitski, and Jae-Hong Kim. ACS Catal. 2021, 11, 5586−5592.

DOI: 10.1021/acscatal.1c00627