近日，我中心与乔波涛研究员团队合作，通过在羟基磷灰石（HAP）载体中引入FeO_x来调控金属-载体之间的强相互作用，构筑了一种高效稳定的负载型Pt团簇催化剂。为开发在恶劣反应条件下具有优异活性和稳定性的负载型贵金属催化剂开辟可参考的新途径。

负载型金属催化剂的催化性能与其结构密切相关。尽管铂基催化剂因其优异的本征活性而被广泛应用于众多催化反应中，但其在高温反应中往往会失活，再生过程繁琐且昂贵。金属-载体强相互作用（strong metal-support interaction, SMSI）是提高负载型金属纳米颗粒稳定性的一种有前景的策略，但因为载体对活性位点的覆盖或金属和载体之间的键合太强，通常是以牺牲活性为代价的。因此，精确调控SMSI实现兼具活性和稳定性的催化剂设计是目前多相催化领域的研究重点之一。

前期研究工作证明，两种新型SMSI能够有效稳定铂族金属（PGMs），即PGM单原子与氧化铁（FeO_x）之间的共价金属-载体强相互作用（CMSI）和PGM 纳米颗粒与羟基磷灰石之间的氧化金属-载体强相互作用（OMSI）。然而，载体对金属颗粒的包覆会堵塞表面活性位点以及金属和载体之间太强的键合均会导致催化活性的恶化。基于此，本研究中，通过在羟基磷灰石（HAP）载体中引入FeO_x来调控SMSI，详细的表征表明，FeO_x的引入HAP削弱了铂和FeO_x之间的电子转移，同时抑制了HAP载体对Pt的包覆。适度的共价相互作用强度和暴露的Pt活性中心两者共同作用，保证了催化剂在保持良好活性的同时提高催化剂的抗烧结性。该催化剂不仅在150 °C以下实现了CO的完全转化，而且在长期的反应测试（100 h）中表现出了良好的稳定性。这项工作为调控SMSI实现高效抗烧结催化剂的开发和设计提供了有效参考。

相关研究成果以“Highly Active and Sintering-Resistant Pt Clusters Supported on FeO_x–Hydroxyapatite Achieved by Tailoring Strong Metal–Support Interactions”为题发表在ACS Appl. Mater. Interfaces上。第一作者是我中心博士研究生刘云霞。该项研究得到了国家自然科学基金委、中科院国际伙伴计划等项目的支持。（文/图 刘云霞）

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.4c02521