將多個(gè)分子聚集在接近的位置是多個(gè)分子之間結(jié)合反應(yīng)的前體，但是當(dāng)反應(yīng)物之間缺乏氫鍵之類(lèi)的吸引相互作用的時(shí)候，如何將多個(gè)分子集合在一起是個(gè)挑戰(zhàn)。
有鑒于此，劍橋大學(xué)Angelos Michaelides、Fabian Berger等報(bào)道基于DFT理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)單原子合金催化劑的活性位點(diǎn)有助于共吸附，而且發(fā)現(xiàn)在催化反應(yīng)常用的溫度和壓力下，許多單原子合金催化劑的活性位點(diǎn)都發(fā)生共吸附現(xiàn)象。
在平臺(tái)和臺(tái)階位點(diǎn)的缺陷更容易產(chǎn)生共吸附現(xiàn)象，而且都呈現(xiàn)相似的周期性變化趨勢(shì)。通過(guò)蒙克卡洛分子動(dòng)力學(xué)模擬，對(duì)一系列金屬和單原子合金催化劑的模型的反應(yīng)性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)共吸附現(xiàn)象對(duì)反應(yīng)的能量產(chǎn)生顯著的影響，甚至是當(dāng)決速步驟的能壘確定的時(shí)候仍然對(duì)整個(gè)反應(yīng)的能量具有顯著影響。
發(fā)展的模型中，與純金屬催化劑相比不同，單原子合金催化劑表面的共吸附現(xiàn)象能夠?qū)⒋呋磻?yīng)活性增強(qiáng)好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
作者給出了紅外光譜表征有關(guān)的共吸附信號(hào)，這有助于實(shí)驗(yàn)研究共吸附現(xiàn)象。研究結(jié)果說(shuō)明相互接近的分子之間橫向的排斥力能夠被摻雜位點(diǎn)具有的增強(qiáng)結(jié)合力相互抵消。在各種單原子合金催化劑中，發(fā)現(xiàn)前過(guò)渡金屬構(gòu)成的單原子合金催化劑具有最強(qiáng)的共吸附效應(yīng)，而且通過(guò)參與結(jié)合的電子數(shù)目進(jìn)行優(yōu)化。
（2）
這種共吸附效應(yīng)與前過(guò)渡金屬容易脫附的特點(diǎn)結(jié)合，使得這種單原子合金催化劑成為具有前景的催化劑。而且，這些單原子合金催化劑容易吸附氫氣，因此能夠?yàn)檫€原反應(yīng)提供機(jī)會(huì)。
參考文獻(xiàn)
Fabian Berger*, Julia Schumann, Romain Réocreux, Michail Stamatakis, and Angelos Michaelides*，Bringing Molecules Together: Synergistic Coadsorption at Dopant Sites of Single Atom Alloys, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c07621
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c07621
