理解金屬納米顆粒內部原子對多相催化過程的影響對于實現高活性和選擇性至關重要。這需要對納米顆粒的尺寸、組成和原子排列進行精確的合成控制。鑒于此，韓國基礎科學研究院Megalamane S. Bootharaju、Taeghwan Hyeon、Yun Jeong Hwang、重慶大學Qing Tang等報道了通過配體交換誘導結構轉變和納米分子模板原子級置換策略合成的PtAg24(IPBT)18（簡稱PtAg24）和AuAg24(IPBT)18（簡稱AuAg24）納米團簇。這兩種納米團簇具有相同的金屬原子總數和配體（IPBT：2-異丙基苯硫醇）數量，以及原子級結構，唯一的區別在于核心原子（Pt和Au）。利用這些模型納米團簇，揭示了異核原子對電化學CO2還原反應（eCO2RR）活性和選擇性的影響。
本文要點：
（1）PtAg24中的中心Pt原子不利于eCO2RR活性，其活性比AuAg24中的Au原子低約4倍。PtAg24的eCO2RR產物CO選擇性低于30%，而AuAg24超過70%，揭示了中心原子在表面催化途徑中的關鍵作用。此外，AuAg24表現出高活性，CO分電流密度達到-202.2 mA cm-2，并且在膜電極組件配置中保持24小時穩定性，CO選擇性保持在90%。
（2）原位光譜和密度泛函理論計算表明，與PtAg24相比，AuAg24對*CO中間體的吸附較弱且能壘較小，有利于CO生成，為反應中間體和機理提供了有價值的原子級見解。這項工作的發現將啟發設計更多原子級精確的模型納米催化劑，以探索其在可再生能源轉換和存儲中的催化活性和選擇性方面的顯著特征作用。
Seungwoo Yoo, Dayeon Kim, Guocheng Deng, Yuping Chen, Kangjae Lee, Suhwan Yoo, Xiaolin Liu, Qing Tang, Yun Jeong Hwang, Taeghwan Hyeon, and Megalamane S. Bootharaju
Journal of the American Chemical Society Article ASAP
DOI: 10.1021/jacs.4c17770
https://doi.org/10.1021/jacs.4c17770
