Bimetallic monolayer catalyst breaks the activity–selectivity trade-off on metal particle size for efficient chemoselective hydrogenations

双金属片 选择性 催化作用 铂金 单层 材料科学 粒径 合理设计 化学工程 纳米颗粒 贵金属 化学 纳米技术 有机化学 物理化学 工程类
作者
Qiaoqiao Guan,Chuwei Zhu,Yue Lin,Evgeny I. Vovk,Xin‐Hui Zhou,Yong Yang,Hancheng Yu,Lina Cao,Hengwei Wang,Xiaohui Zhang,Xinyu Liu,Mengkai Zhang,Shiqiang Wei,Wei‐Xue Li,Junling Lu
出处
期刊:Nature Catalysis [Nature Portfolio]
卷期号:4 (10): 840-849 被引量:188
标识
DOI:10.1038/s41929-021-00679-x
摘要

Particle size governs the geometric and electronic structure of metal nanoparticles (NPs), shaping their catalytic performance. However, size-dependent entanglement in the geometric and electronic structures often leads to a trade-off between activity and selectivity, limiting the optimization of the overall catalytic performance. Here we show that precisely controlled deposition of a platinum monolayer on large gold NPs breaks the activity–selectivity trade-off on particle size in platinum-catalysed chemoselective hydrogenation of halonitrobenzenes, resulting in a remarkable activity, along with a 99% selectivity for haloanilines under mild conditions. The high activity results from upshift of the platinum 5d-band centre through platinum lattice expansion and ligand effect, whereas the high selectivity is caused by exposing more terrace sites on large particles. The geometric and electronic properties of bimetallic monolayer materials, distinct from monometallic NPs and alloys, constitute a promising platform for the rational design of metal catalysts with superior performance in hydrogenation reactions.
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