Pd 基双金属纳米合金催化的 CO 氧化

基于密度泛函理论的全局几何优化已被用于证明催化团簇的几何结构对 Pd 基双金属纳米合金上 CO 氧化反应能垒的关键影响。我们表明，反应中间体之间剧烈的几何变化可能导致非常高的能垒，从而阻碍整个过程。这为新催化剂的设计和所采用的理论方法带来了挑战。在理论方面，仔细选择所有反应中间体的几何构型对于充分描述可能的反应路径至关重要。从催化剂设计的角度来看，可以通过调整团簇与掺杂金属之间的相互作用水平，以及通过在单个纳米合金颗粒中混合不同金属来调整吸附分子与催化剂团簇之间的相互作用，从而控制团簇几何结构。我们表明，用单个 Ag 原子取代 Pd$_{5}$ 团簇中的一个 Pd 原子形成 Pd$_{4}$Ag$_{1}$，可能会提高该团簇对 CO 氧化反应的催化性能。另一方面，单个 Au 原子并不会增强催化剂的性能，这归因于团簇组成金属与吸附分子之间较弱的杂化。双金属纳米合金团簇性质的这种灵活性说明了微调的可能性，这可被用于设计新型高效催化材料。