Catalyst Architecture for Stable Single Atom Dispersion Enables Site-Specific Spectroscopic and Reactivity Measurements of CO Adsorbed to Pt Atoms, Oxidized Pt Clusters, and Metallic Pt Clusters on TiO2

催化作用 化学 金属 扫描透射电子显微镜 纳米颗粒 多相催化 氧化物 表征(材料科学) 锐钛矿 化学物理 反应性(心理学) 吸附 纳米技术 结晶学 Atom(片上系统) 物理化学 透射电子显微镜 材料科学 光催化 有机化学 病理 医学 替代医学 计算机科学 嵌入式系统
作者
Leo DeRita,Sheng Dai,Kimberly Lopez-Zepeda,N. M. Pham,George W. Graham,Xiaoqing Pan,Phillip Christopher
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:139 (40): 14150-14165 被引量:606
标识
DOI:10.1021/jacs.7b07093
摘要

Oxide-supported precious metal nanoparticles are widely used industrial catalysts. Due to expense and rarity, developing synthetic protocols that reduce precious metal nanoparticle size and stabilize dispersed species is essential. Supported atomically dispersed, single precious metal atoms represent the most efficient metal utilization geometry, although debate regarding the catalytic activity of supported single precious atom species has arisen from difficulty in synthesizing homogeneous and stable single atom dispersions, and a lack of site-specific characterization approaches. We propose a catalyst architecture and characterization approach to overcome these limitations, by depositing ∼1 precious metal atom per support particle and characterizing structures by correlating scanning transmission electron microscopy imaging and CO probe molecule infrared spectroscopy. This is demonstrated for Pt supported on anatase TiO2. In these structures, isolated Pt atoms, Ptiso, remain stable through various conditions, and spectroscopic evidence suggests Ptiso species exist in homogeneous local environments. Comparing Ptiso to ∼1 nm preoxidized (Ptox) and prereduced (Ptmetal) Pt clusters on TiO2, we identify unique spectroscopic signatures of CO bound to each site and find CO adsorption energy is ordered: Ptiso ≪ Ptmetal < Ptox. Ptiso species exhibited a 2-fold greater turnover frequency for CO oxidation than 1 nm Ptmetal clusters but share an identical reaction mechanism. We propose the active catalytic sites are cationic interfacial Pt atoms bonded to TiO2 and that Ptiso exhibits optimal reactivity because every atom is exposed for catalysis and forms an interfacial site with TiO2. This approach should be generally useful for studying the behavior of supported precious metal atoms.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
竹精灵完成签到,获得积分10
刚刚
AATRAHASIS完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
传奇3应助zhaxiao采纳,获得10
1秒前
AOTUMAN完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
应天亦发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
颖w完成签到,获得积分10
3秒前
smart完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
小蘑菇应助hahhh7采纳,获得10
4秒前
T拐拐发布了新的文献求助10
5秒前
达达利亚发布了新的文献求助10
5秒前
LYL2003发布了新的文献求助30
6秒前
鸿hhh完成签到,获得积分20
6秒前
6秒前
MSBLANK完成签到,获得积分10
6秒前
Gauss应助清风采纳,获得30
7秒前
你我的共同完成签到 ,获得积分10
8秒前
酱啊油发布了新的文献求助10
8秒前
丙烯酸树脂完成签到,获得积分10
9秒前
BB完成签到,获得积分10
9秒前
坦率的匪应助静仰星空采纳,获得10
10秒前
10秒前
actor2006完成签到,获得积分10
11秒前
zhaxiao完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
希望天下0贩的0应助淘淘采纳,获得10
11秒前
冰火油条虾完成签到,获得积分10
11秒前
陈逸恒发布了新的文献求助10
11秒前
大红完成签到,获得积分10
11秒前
爆米花应助应天亦采纳,获得10
12秒前
善学以致用应助echooooo采纳,获得10
12秒前
墨卿完成签到,获得积分10
12秒前
uraylong发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
达达利亚完成签到,获得积分10
14秒前
111发布了新的文献求助30
14秒前
ponytail完成签到,获得积分10
15秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Handbook of Marine Craft Hydrodynamics and Motion Control, 2nd Edition 500
‘Unruly’ Children: Historical Fieldnotes and Learning Morality in a Taiwan Village (New Departures in Anthropology) 400
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 350
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 320
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3987267
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3529546
关于积分的说明 11245872
捐赠科研通 3268108
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1804089
邀请新用户注册赠送积分活动 881339
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 808653