我的学者发现了单个原子近乎自由的催化动力学行为。

记者

从中国科技大学了解到，该校姚涛教授的研究小组开发了原位同步辐射吸收光谱技术，发现铂(铂)单原子催化剂在电催化还原反应中的动力学行为几乎自由演化，极大地提高了铂单原子催化剂在大范围的酸碱度电解液中的析氢性能。相关的研究结果最近发表在《自然通讯》上。

在役催化剂原子尺度结构动态变化过程的准确检测对催化剂的合理设计具有重要意义其中，单原子催化剂因其原子利用率高、反应活性和选择性好而成为近年来能量催化领域的明星材料。单原子催化剂的活性和选择性高度依赖于其金属原子的局部原子和电子结构及其与载体的相互作用。然而，在实际反应状态下，单原子催化剂受到外界环境如温度、电场、光照等的激发。并将产生结构进化反应。因此，这种特殊结构响应行为的实时在线表征对于理解单原子催化的本质和发现新的催化现象具有重要的启发意义。

研究人员开发了同步辐射原位X射线吸收光谱技术。选择活性中心高度均匀的铂单原子催化剂作为模型催化剂，实时监测电还原工作状态下铂单原子中心的演化过程。观察到在一定的还原电压下，铂原子与载体上原子之间的配位减少，铂的价态降低，铂的电子结构接近自由单原子理论计算表明，通过这种动态演化，铂原子的D带结构得到了优化，促进了水分子被铂单原子活性中心吸附，促进了氢中间体的吸附和解吸，从而使催化剂在较宽的酸碱度范围内具有优异的析氢性能。

本研究成功地发现了电催化还原工作状态下普遍的近自由单原子动力学演化，为未来能量催化剂的结构设计和调控提供了新的思路。图

。单原子铂催化剂