单原子结构的发现导致更有效的催化剂

催化剂是工业中广泛使用的材料，用于加速制造汽油，药物和清洁汽车尾气的反应。它们通常含有昂贵的贵金属，这可能使制造和加工成本在经济上没有吸引力。

一类催化剂，即单原子催化剂，通过将其作为隔离原子支撑在另一种廉价材料上而有效地使用昂贵的金属。到目前为止，在将一氧化碳氧化成二氧化碳期间那些分离的原子的结构尚不清楚。

化学工程副教授艾曼·卡里姆和弗吉尼亚理工大学化学工程助理教授辛宏亮已经确定了用于一氧化碳氧化的铱单原子催化剂的结构。结构和反应机理的确定将有助于设计更好和更具成本效益的催化剂。

在Nature Catalysis上发表的期刊文章“在单原子Ir-on-MgAl2O4催化剂上鉴定CO氧化的活性络合物”中，该发现显示效率比由大铱制成的传统催化剂高25倍。结构或纳米颗粒。

“在工作中看到单个原子催化剂显示出化学反应如何从远处变得简单，但在我们深入研究原子能级细节时仍然很难理解，”由陆军研究办公室资助的研究卡里姆说。“然而，揭示这些细节为设计更有效的催化剂铺平了道路。”

陆玉冰和王佳民，这两位弗吉尼亚理工大学化学工程系的博士生都参与了这项研究。Lu领导了这些实验，而Wang负责计算工作。

“这项研究提供了关于支持的贵金属单原子结构和活性的非常详细的原子级信息，”Lu解释说。“我们应用了不同的表征工具和量子化学计算来展示单个原子催化剂的工作原理。”

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