近日，我所能源催化转化全国重点实验室纳米与界面催化研究中心（502组群）包信和院士、傅强研究员团队在氧化物-氧化物、金属-氧化物界面作用研究中取得新进展，发现当氧化物载体与氧化物催化剂相互作用强时，其与金属催化剂的相互作用则相对较弱，反之亦然。
金属氧化物作为催化活性组分和载体，在化工和能源领域具有广泛应用。该团队在前期研究中发现，单层分散、亚稳态、高活性氧化物纳米结构可以在贵金属表面稳定，并据此提出了界面限域催化概念（Science，2010；Acc. Chem. Res.，2013；JPCC，2015；ACS Nano，2017；PNAS，2022；JACS，2022；Appl Catal B-Environ.，2023）。此外，该团队近期的研究进一步揭示了氧化物与氧化物之间的界面限域效应（JACS，2023；JACS，2024）。虽然，金属-载体强相互作用（SMSI）已有深入研究，但对氧化物-载体强相互作用（SOSI）的认识仍然十分有限。
本工作中，研究人员发现，铂（Pt）与二氧化铈（CeO2）载体间的强相互作用能够有效抑制Pt烧结，在二氧化碳（CO2）加氢反应中展现出较好的催化活性；而Pt与二氧化硅（SiO2）间的弱相互作用则导致担载Pt纳米颗粒的烧结和失活。与此相反，CeO2负载的CoOx容易还原为金属Co0或氧化为Co3+，显示出较弱的界面相互作用，而氧化钴（CoOx）与SiO2之间的强界面作用则有助于在氢气（H2）和氧气（O2）气氛中稳定低价态的Co2+。团队揭示了金属-载体和氧化物-载体相互作用的强度与载体还原性能（金属-氧键）直接相关，提出“氧化物载体亲金属性和亲氧化物性”的概念，用来揭示催化剂-氧化物载体相互作用机制。
相关研究成果以“Oxide Support Inert in Its Interaction with Metal but Active in Its Interaction with Oxide and Vice Versa”为题，于近日发表在《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。该成果的第一作者是我所502组博士后董翠。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院碳中和光子科学中心等项目的资助。（文/图 董翠）
文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.4c17075
