单原子催化剂（SAC）具有100%的金属利用率和极高的质量活性，因此其在催化领域引起了广泛关注。但单原子位点难以同时吸附不同的反应物分子，所以其在多元反应中的应用受到了限制。为弥补SAC位点单一的不足，双原子催化剂（DAC）体系被开发出来，异核双原子位点能够提高对不同反应物分子的吸附能力，且双原子之间存在协同效应，这有利于提高多元反应的催化活性。然而，目前双原子催化剂的制备主要基于有机金属化合物或有机金属框架（MOF）的分解，这些双金属前体的合成过程极其复杂，且金属元素种类选择受限。因此，开发一种简便的双原子催化剂的方法具有重要意义。
近日，西安交通大学的黄博副教授和名古屋工业大学的Masaaki Haneda教授、京都大学的Hiroshi Kitagawa教授合作，提出了固溶体合金化制备双原子位点催化剂的新策略。他们开发了固溶体合金制备的慢合成方法学，通过延长反应时间和降低前驱体溶液的浓度来消除还原速率的差异，合成了全比例原子级别均匀混溶的Pd-Rh双原子位点催化剂。
同时，针对不同时间的颗粒生长、形貌演变的观察，黄博团队提出了难混溶合金的形貌演化能量控制机理，并通过控制合成过程中的前驱体能量在富Rh组成下制备出具有八面体形貌的双原子位点催化剂。 在汽车尾气净化性能测试中，Pd0.1Rh0.9和Pd0.3Rh0.7双原子位点催化剂表现出优越的三元催化性能，甚至超越了目前认为性能最优的纯Rh催化剂。 原位红外测试表明，Pd-Rh双原子位点的构筑能够减弱Rh位点对CO的桥式吸附强度并产生大量Rh-CO线式吸附的活性物种。此外，Pd-Rh双原子位点能够非对称解离NO而加速NO还原反应的关键步骤，从而提高三元催化反应的催化活性。总之，通过双原子位点的精细设计与特殊电子结构的构建，能够解决三元反应中选择性活化关键反应物分子的科学问题，这为催化剂的设计与发展提供了一种全新的途径。 论文信息 Slow Synthesis Methodology-Directed Immiscible Octahedral PdxRh1-x Dual-Atom-Site Catalysts for Superior Three-Way Catalytic Activities over Rh Zhe Tan, Prof. Masaaki Haneda, Prof. Hiroshi Kitagawa, Dr. Bo Huang 文章的第一作者是西安交通大学的硕士研究生谭喆。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202117504
