稳定金属纳米催化剂的新方法
图1 氧化铝修饰的Pd/MA催化剂和对比催化剂水热老化前后电镜图
高分辨电镜揭示了MgAl2O4{111}面的晶格间距为4.45 ？，非常接近于Pd{111}面的晶格间距（2.14 ？）的二倍，因此Pd纳米颗粒可以在MgAl2O4{111}晶面上形成外延生长(图1c)。而PdO的晶面间距增加到了2.55 ？，因此过度氧化会破坏金属-载体形成的稳定结构。通过Al2O3的修饰来抑制Pd的过度氧化，不仅可以改善Pd颗粒的稳定性，对Pd基催化剂的活性也有提升。研究表明，在Pd-尖晶石催化剂上甲烷催化燃烧遵循MvK机理，Al2O3的修饰可以促进Pd在2+和0价之间发生氧化-还原循环(图2a)。而可还原型氧化物CeO2由于与Pd的强相互作用以及较强的氧溢流能力，使Pd2+更难以还原成Pd0，甚至导致部分Pd在氧气气氛中被氧化成Pd4+。进一步地，作者进行了拓展实验，证实了具有不同氧化还原能力的氧化物对Pd-尖晶石催化剂活性和稳定性的影响。
图2 氧化铝修饰的Pd/ZA催化剂在不同气氛下Pd物种的价态变化和反应性能
该工作中提出了通过氧化物修饰抑制贵金属的过度氧化来提高其在高温反应中的稳定性和活性，具有很好的普适性，有望在众多化工及环保催化反应过程中得到应用。论文近期在Angew. Chem. Int. Ed. 发表(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202009050).
