高活性稳定铂单原子催化剂研发成功！

要点

1. 成功开发出一种新型单原子催化剂，通过将铂原子嵌入载体表面的笼状结构中以稳定负载。 2. 克服了传统单原子催化剂中存在的原子在高温下聚集的缺点。 3. 使用12CaO･7Al₂O₃作为载体，与使用CaO和Al₂O₃相比，具有超高的活性以及稳定性。

概要

东京工业大学元素战略研究中心所长细野秀雄名誉教授、同研究中心的叶天南特任助教、北野政明副教授等人注意到，钙与铝的氧化物C12A7（12CaO･7Al₂O₃）是由亚纳米级尺寸的笼构成，而在最表面的笼结构存在缺陷，通过将铂原子嵌入有缺陷的笼结构中并稳定负载，成功研发出了一种新型单原子催化剂。过渡金属的单原子催化剂，由于其与原子周围的结合不饱和，与块状金属相比具有极高的催化活性，金属原子的利用效率也极高，因此被广泛研究。但是，在高温下，负载的单原子金属会发生聚集，导致活性降低。本次研究成果攻克了这一课题。本研究的结果表明，载体C12A7为仅由石灰和氧化铝等构成的廉价材料，而作为昂贵的催化剂铂以单原子稳定地负载于载体上，有助于实现活用普通元素及减少稀有金属的使用量的“元素战略”目标。本研究成果于2月24日在线发表于英国科学杂志《Nature Communications》。

背景

铂和铑等许多昂贵的贵金属可以有效地起到催化作用。作为大幅度减少贵金属用量的方法，已经深入研究了通过将单原子负载在固体表面的单原子催化剂。与块状金属相比，这种单原子催化剂中与原子周围的结合是不饱和的，所以具有极高的活性。然而，在大多数情况下，一旦温度升高，载体上的单原子就发生聚集，与常规金属纳米催化剂相似。因此，如何将单原子金属稳定的负载在固体表面上一直是技术难题。

研究方法

针对上述问题，本研究旨在将目标金属的单原子嵌入恰好能够容纳单原子的微笼中。将最典型的贵金属催化剂铂作为目标金属，并将12CaO・7Al₂O₃（以下称“C12A7”）作为决定催化活性的铂的载体。C12A7具有晶体结构，其中亚纳米尺寸的带正电笼三维连接。此前的基础研究表明，最表面的笼存在缺陷，而本次研究的关键就是将铂原子嵌入有缺陷的笼中。阴离子[PtC

文章分类催化剂

文章标签 # 催化剂# 铂单原子催化剂# 元素战略# 12CaO・7Al2O3# 催化作用# 贵金属

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