催化学报

催化学报 ›› 2025, Vol. 77: 1-3.DOI: 10.1016/S1872-2067(25)64789-9

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原位SEIRAS技术用于动态单原子催化研究

齐海峰*(), Graham J. Hutchings*()   

  1. 卡迪夫大学转化研究中心, 马克斯普朗克-卡迪夫多相催化基础研究中心(FUNCAT), Cardiff CF24 4HQ, 英国
  • 收稿日期:2025-05-17 接受日期:2025-06-20 出版日期:2025-10-18 发布日期:2025-10-05
  • 通讯作者: *电子信箱: qih11@cardiff.ac.uk (齐海峰),hutch@cardiff.ac.uk (G. J. Hutchings).
  • 基金资助:
    玛丽·斯科多夫斯卡·居里行动研究金(10110709-TomCat4Fuel);英国皇家研究所(EP/Y029305/1)

In-situ SEIRAS for dynamic single-atom catalysis

Haifeng Qi*(), Graham J. Hutchings*()   

  1. Max Planck-Cardiff Centre on the Fundamentals of Heterogeneous Catalysis FUNCAT, Translational Research Hub, Cardiff University, Maindy Road, Cardiff CF24 4HQ, UK
  • Received:2025-05-17 Accepted:2025-06-20 Online:2025-10-18 Published:2025-10-05
  • Contact: *E-mail: qih11@cardiff.ac.uk (H. Qi), hutch@cardiff.ac.uk (G. J. Hutchings).

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摘要：

单原子催化(SACs)因其原子级分散的活性位点、高金属利用率及独特电子特性, 在多相催化领域展现出革命性潜力. 然而, SACs的动态结构演化(如配位环境变化、电子结构调制及活性位点重构)对催化性能具有重要影响, 其实时监测仍是领域内的重大挑战. 最近, 原位表面增强红外吸收光谱(SEIRAS)被用来揭示单原子催化剂在电催化过程中的动态结构转变. 以CO还原反应(CORR)为例, 研究发现Cu1/Npyrrolic-C和Cu1/Npyridinic-C两种单原子位点在电化学还原过程中均转化为金属Cu, 但前者更快聚集成纳米颗粒. SEIRAS技术通过追踪CO吸附特征峰(~2050 cm-1)的强度变化, 关联了光谱特征与催化活性, 为理解SACs在真实反应条件下的行为提供了分子级洞察. 这项技术有望通过提供对催化活性位点实时行为的前所未有的见解, 为催化科学开辟新的途径.

关键词: 单原子催化剂, 动态结构演化, 原位光谱学, 表面增强红外吸收光谱, 时间分辨检测