中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所實(shí)現(xiàn)表面水層介導(dǎo)金屬的“溢流”

　　【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所能源催化轉(zhuǎn)化全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室納米與界面催化研究中心表面科學(xué)與界面催化研究組(521組)傅強(qiáng)研究員團(tuán)隊(duì)在固體表面水吸附層介導(dǎo)金屬活性物種溢流研究取得新進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)在室溫和潮濕條件下，載體表面會(huì)形成超薄吸附水層，誘導(dǎo)擔(dān)載金屬物種在不同載體之間發(fā)生跨顆粒遷移，從而在溫和條件下實(shí)現(xiàn)金屬“溢流”現(xiàn)象，并提升了催化劑的催化性能。
 

　　水在多相催化中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，不僅可以作為反應(yīng)物、生成物或反應(yīng)介質(zhì)參與催化過(guò)程，還會(huì)深刻影響催化劑表/界面的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。近年來(lái)，傅強(qiáng)團(tuán)隊(duì)聚焦界面水的催化作用，系統(tǒng)揭示了水分子及其解離產(chǎn)物(如OH)在催化表界面結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)演化中的關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，水(H2O)在固體表面解離生成的OH可以顯著促進(jìn)金屬在氧化物載體上的表面遷移；而H2O在固體表面形成超薄水分子層，則促進(jìn)金屬或氧化物納米結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變(Chem. Sci.，2025；Angew. Chem.，2025；Nano Res.，2024；Nat. Commun.，2024)。
 

　　在本工作中，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在近室溫和潮濕氣氛下，親水載體表面形成的超薄水分子吸附層不僅驅(qū)動(dòng)了擔(dān)載金屬形成金屬羥基中間物種，并促進(jìn)其表面擴(kuò)散，還可作為連接不同載體的“分子橋梁”實(shí)現(xiàn)金屬物種的跨顆粒遷移。該過(guò)程在機(jī)理上與氫溢流相似，研究團(tuán)隊(duì)將其定義為“金屬溢流(metal spillover)”。該研究將“溢流”概念從非金屬擴(kuò)展至金屬物種，也為探索“室溫動(dòng)態(tài)催化”提供了新途徑。
 

　　相關(guān)研究成果以“Water adlayers bridging metal spillover to boost catalytic activity”為題，于近日發(fā)表在《自然-通訊》(Nature Communications)上。該成果的共同第一作者是我所521組博士畢業(yè)生范雅梅和博士后李榮坦。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院碳中和光子科學(xué)中心等項(xiàng)目的資助。