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中科院上海高等研究院高嶷研究员:多尺度原位模拟——探究金纳米颗粒的动...

发布网友 发布时间:2024-09-30 14:11

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热心网友 时间:2024-10-30 04:56

中国科学院上海高等研究院的高嶷研究员团队在《Industrial Chemistry & Materials》杂志上发表了题为“Exploration of structure sensitivity of gold nanoparticles in low-temperature CO oxidation”的研究,他们采用多尺度原位模拟方法,探讨了金纳米颗粒(Au NPs)在低温CO氧化反应中的动态构效关系。

研究指出,金纳米颗粒的催化活性受其尺寸和形貌影响显著。在反应过程中,随着O2分压的增加,Au NPs的催化活性显著提高,特别是对于(110)面的暴露,这对大尺寸颗粒的反应活性至关重要。研究发现,活性位点在不同反应条件下动态变化,CO在大部分条件下会毒化corner位点,而(110)面和edge位点贡献更大。在富氧条件下,corner位点活性恢复,尤其在高温下起主导作用。

通过对比不同尺寸(3-10nm)的Au NPs,研究揭示了尺寸对活性的影响。当颗粒被毒化,尺寸与反应活性呈正相关,因为表面原子中(110)面的比例增加;反之,未被毒化的颗粒,边缘活性较高,导致TOF与尺寸负相关。大颗粒在以(110)面为主时,即使尺寸增大,仍能保持较高的活性。

该研究通过多尺度理论模拟为理解低温下Au NPs催化反应的动态构效提供了深入见解,这种理论框架具有广泛的适用性,未来有望扩展到更多催化体系,为原位反应条件下的催化机理提供原子级别的理解。

高嶷研究员作为该研究的通讯作者,是上海高等研究院的理论物理化学专家,致力于理论催化和计算材料领域的研究,发表过众多高水平论文,包括Science和Nature子刊等,展示了丰富的学术成果。而朱倍恩研究员则在催化剂结构动态变化的理论研究方面有所建树,开发了创新的DFT-等温吸附计算方法和多尺度结构重构模型。
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