英文原题:Towards the Rational Design of Pt-based Alloy Catalysts for the Low-Temperature Water-Gas Shift Reaction: from Extended Surfaces to Single Atom Alloy
Pt催化的低温水汽变换反应是以燃料电池为基础的氢能源领域的重要研究方向。CO在Pt金属上的高吸附能容易导致Pt表面的CO中毒,因此以往的催化剂设计方向倾向于利用合金降低CO吸附能,减轻CO中毒以实现较高的活性。沿着这一方向已有较多实验研究,但未能达到理论预期,暗示了这一设计方向的不合理性。本工作中我们利用BEEF-vdW泛函和动力学蒙特卡洛模拟(KMC)研究了通过Pt合金电子结构性质改变对催化活性的影响,以及合金原子与Pt金属之间的协同效应,指出OH吸附能是催化低温水汽变换反应的关键性因素,其影响显著高于CO吸附能的影响。沿着这一新的设计方向,我们筛选出了Ru1-3@Pt合金,其活性相比于Pt金属提高5个数量级。
https://doi.org/10.1039/D2SC01729F