原位同步辐射谱学方法助力新型催化剂的结构探测

　　针对能源和环境相关的国家重大需求和科学前沿研究问题，近年来北京同步辐射装置（BSRF）X-射线谱学实验站致力于原位实验平台的发展，其中的时空分辨原位X-射线吸收光谱（XAS）技术和方法为一些原创性研究课题提供了重要的研究手段。

　　1月31日，BSRF用户中国科学技术大学韦世强教授等课题组在 nature杂志发表了氢燃料电池的新型催化剂文章“Atomically dispersed iron hydroxide anchored on Pt for preferential oxidation of CO in H₂”，研究人员利用原子层沉积技术，首次在SiO₂担载的Pt金属纳米颗粒表面上精准构筑出单位点Fe1(OH)x物种，进而形成了一种新型的Fe1(OH)x-Pt单位点界面催化剂结构。在富氢氛围一氧化碳氧化反应中，他们利用该催化剂首次在-75°C至110°C的超宽温度区间，成功实现了100%选择性地一氧化碳完全去除，突破了现有的一氧化碳氧化反应中，催化剂工作温度高和温区窄的两大瓶颈限制，为解除氢燃料电池一氧化碳“中毒休克”危机，延长电池寿命，拓宽电池使用温度环境以及其民用推广等方面扫清了重大障碍。

　　该工作中，韦世强教授课题组利用BSRF原位X-射线谱学平台，发现Fe1(OH)x物种在催化反应气氛中的结构是Fe1(OH)₃，Fe1原子与Pt纳米颗粒表面Pt原子形成Fe1-Pt的金属键，并且惊奇地发现该物种具有超高还原特性，在室温就实现氢气还原生成Pt-Fe1(OH)₂，确定了在Pt颗粒表面上形成的Pt-Fe1(OH)₃单位点界面是其催化活性中心，揭示了其催化反应机理。

　　论文链接DOI：10.1038/s41586-018-0869-5