近年來(lái)，中科院大連化學(xué)物理研究所催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室納米與界面催化研究組在多相催化界面限域研究方向上開(kāi)展的系列工作受到了同行的廣泛關(guān)注。近日受邀撰寫的綜述文章Interface-confined oxide nanostructures for catalytic oxidation reactions在《化學(xué)研究綜述》（Accounts of Chemical Research）上在線發(fā)表（Qiang Fu, Fan Yang, Xinhe Bao, Acc. Chem. Res. 2013, doi: 10/1021/ar300249b;）。
氧化物在多相催化反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用，主要被用作催化劑載體來(lái)分散納米金屬粒子，同時(shí)氧化物能夠通過(guò)金屬-載體的強(qiáng)相互作用（SMSI）強(qiáng)烈地影響金屬的催化性能。催化基礎(chǔ)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室納米與界面催化研究組將基于模型體系的表面催化研究和真實(shí)催化材料中的界面催化研究相結(jié)合，創(chuàng)新性地在金屬表面構(gòu)建納米結(jié)構(gòu)氧化物形成Oxide-on-metal反轉(zhuǎn)催化體系，實(shí)現(xiàn)擔(dān)載的納米氧化物直接催化表面反應(yīng)。由于氧化物與金屬之間的相互作用，在金屬表面上形成的氧化物為單層分散、亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，在氧化物-金屬邊界處形成了配位不飽和的過(guò)渡金屬陽(yáng)離子活性中心，能夠活化O2、H2O等分子，成功地用于低溫催化氧化等反應(yīng)，并由此發(fā)展出“界面限域催化”的概念。
該研究團(tuán)隊(duì)首先在Pt表面上構(gòu)建了配位不飽和亞鐵結(jié)構(gòu)（Coordinatively Unsaturated Ferrous，CUF）。這種界面限域的CUF中心與Pt協(xié)同作用，在O2的低溫活化過(guò)程中顯示出非常*的催化活性，應(yīng)用于富H2氣氛下CO選擇氧化，在質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)際工作條件下實(shí)現(xiàn)了燃料氫氣中微量CO的去除（Science 2010, 328, 1141; E&ES 2012, 5, 6313）這一概念被進(jìn)一步成功擴(kuò)展到Pt-Ni（JACS, 2011, 133, 1978）和Pt-Co（ChemCatChem 2012, 4, 1645）催化體系，證實(shí)3d過(guò)渡金屬氧化物與Pt構(gòu)成的反轉(zhuǎn)催化劑。
近來(lái)，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)這種高活性氧化物表面結(jié)構(gòu)也能夠在單層Pt（JACS, 2012, 134, 12350）和Au、Ag等非Pt貴金屬表面上得以穩(wěn)定存在并表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，顯示可以在這一氧化物/金屬反轉(zhuǎn)催化體系中實(shí)現(xiàn)降低貴金屬用量和替代貴金屬的可能。這一新穎的催化劑活性結(jié)構(gòu)為定向合成新型納米催化體系開(kāi)辟了一條新的途徑。
該項(xiàng)目得到了*、國(guó)家*973項(xiàng)目和*的持續(xù)資助
