研究背景
核壳纳米催化剂通过界面共格产生的应变来调节表面活性位点电子结构，为优化催化性能提供一个良好的结构基础。因此，基于具有分散活性位的钯基双金属可确保高乙烯选择性这一事实，在纳米合金表面施加晶格应变有望提高其本征活性。
然而，晶格应变具有空间依赖性。壳层内晶格应变分布通常是不均匀的，且表面上单个活性位点的应变状态更是截然不同。为了准确理解表面应变与催化性能之间的关系，并有效利用界面应变效应，就必须洞察核壳纳米结构在原子尺度上的三维晶格应变。
研究内容
近日，北京科技大学邢献然教授团队利用晶种诱导的方法在 Au 纳米核表面构建了含有分散 Pd 位点的 PdCu 合金壳。Au@PdCu 核壳纳米催化剂在乙炔半加氢反应中表现出卓越的性能，在 122℃ 下具有 100% 的乙炔转化率和 92.4% 的乙烯选择性，其活性是 PdCu 合金的 3.3 倍。
该团队利用原子对分布函数（PDF）和反向蒙特卡罗（RMC）模拟相结合的方法，成功地在原子尺度揭示了 PdCu 合金壳的三维晶格应变分布和表面 Pd 位点的局部配位环境，为其优异催化性能提供了定量局域结构证据。Au@PdCu 核壳纳米催化剂的卓越加氢活性归因于表面活性位点受到 3.21% 拉伸应变，而催化剂表面较低的 Pd-Pd 配位数则保证了较高的乙烯选择性。DFT 计算进一步证明，拉伸应变下的分散钯位点可优化乙烯和氢气的吸附，并有助于实现乙炔的高效半氢化。
论文信息
Highly efficient semi-hydrogenation in strained ultrathin PdCu shell and the atomic deciphering for the unlocking of activity-selectivity Fan Xue, Qiang Li,* Weihua Ji, Mingxin Lv, Hankun Xu, Jianrong Zeng,Tianyi Li,Yang Ren, Lihui Zhou, Xin Chen, Jinxia Deng, Kun Lin and Xianran Xing*（邢献然，北京科技大学） Chem. Sci., 2024, 15, 11837-11846
https://doi.org/10.1039/D4SC03291H
作者简介
本文第一作者，现为北京科技大学固体化学研究所博士研究生，导师邢献然教授，主要从事纳米催化剂的精确合成及局域结构研究。
