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金属-氧化物界面相互作用（Metal-Support Interactions，MSIs）是异质催化的重要基石，广泛应用于石化精炼、工业化学制造和环保催化等领域。然而，由于界面结构复杂、金属和氧化物成分多样，对其规律性理解仍面临巨大挑战。
成果简介
本研究通过结合实验数据、机器学习、理论推导和第一性原理模拟，建立了一套适用于金属纳米颗粒、单原子催化剂和氧化物薄膜的普适性金属-氧化物相互作用理论。研究发现，对于过渡金属催化剂，金属-金属相互作用（MMIs）在控制界面封装和稳定性上起主导作用，而非传统认为的金属-氧相互作用（MOIs）。该工作提出了“强金属-金属相互作用是封装发生的必要条件”这一原则，为异质催化剂的精准设计提供了理论指导。
研究亮点
理论突破：提出基于MMIs和MOIs的金属-氧化物界面能量模型，揭示封装发生的本质规律。
机器学习辅助：利用机器学习方法，从178个实验数据点中提取关键特征，验证并优化理论模型。
多尺度验证：通过分子动力学模拟和密度泛函理论计算，验证了界面能量模型的预测能力及其在多种系统中的普适性。
实验支撑：涵盖10种过渡金属和16种氧化物的实验结果，证明强MMIs驱动封装行为的普适性。
配图精析
图1：MSI模型的建立与验证
通过机器学习优化的公式揭示了粘附能（E_adh）与金属-氧和金属-金属相互作用的线性关系。预测结果与实验数据高度一致，为界面能量的快速预测提供了工具。
图2：MSI的物理本质与描述
MOIs主导界面能量的整体强度，而MMIs决定了金属催化剂与不同氧化物支持体之间的差异，进一步揭示金属-金属结合在催化性能调控中的关键角色。
图3：强MMIs驱动封装的动力学与机制
MD模拟显示，强MMIs不仅促进了氧化物向金属纳米颗粒表面的迁移，还加速了封装动力学。实验中观察到的封装现象与理论一致。
展望
该研究通过揭示MSIs和SMSIs的核心机制，为催化剂设计提供了可量化的理论基础，并有望指导未来更复杂界面催化系统的设计和开发。此外，提出的MMIs主导原则还可拓展至其他金属化合物支持体系，推动高效催化剂的产业化进程。
文献信息
标题：Nature of metal-support interaction for metal catalysts on oxide supports
期刊：Science
DOI：10.1126/science.adp6034
原文链接：https://doi.org/10.1126/science.adp6034
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