任诗杰, 谯思聪, 刘崇静, 张文华, 宋礼

高等学校化学学报 2022, 43 (9): 20220466-. DOI:10.7503/cjcu20220466

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相比于传统块体材料, 铂单原子催化剂(Pt SACs)具有接近100%的贵金属利用率、优异的催化活性和均一的反应位点等优势, 近年来逐渐成为催化研究的前沿之一. 高度分散的Pt原子与载体之间的界面相互作用很大程度上决定了Pt SACs的物理和化学性能. 因此, 建立金属-载体相互作用与性能之间的内在关联机制, 对于单原子催化剂的优化设计至关重要. 得益于同步辐射光源高亮度、高准直性和宽波谱的优势, X射线吸收谱技术在鉴别单原子催化剂的电子结构和局域配位方面的成果显著. 本文综合评述了Pt SACs X射线吸收谱的研究进展, 重点介绍了Pt与金属氧化物、金属、纳米碳和多孔有机框架等载体之间独特的相互作用，以及其对性能的影响机制, 并对未来同步辐射新技术在Pt SACs的高分辨解析方面的前景进行了展望.

Fig.11 Schematic synthesis illustration of Al?TCPP?Pt(A), aberration?corrected HAADF?STEM image of Al?TCPP?0.1Pt(B), Pt L₃?edge XANES spectra of Al?TCPP?0.3Pt, Al?TCPP?0.1Pt, and Pt foil(C), the corresponding k³?weighted EXAFS spectra(D), DRIFT spectra of CO adsorbed on AlTCPP?0.1Pt(E), photocatalytic hydrogen production rates of Al?TCPP, Al?TCPP?PtNPs and Al?TCPP?0.1Pt(F), recycling performance comparison for Al?TCPP?PtNPs and Al?TCPP?0.1Pt(G), the comparison of the ultrafast TA kinetics(H), the calculated free energy diagram for photocatalytic H₂ production(I)^[81]
Copyright 2018， Wiley‐VCH.

MOFs中富含大量配位不饱和位点，并可采用配位、吸附或离子交换等方式调控金属原子的空间分布，被广泛运用于单原子催化剂的研究中［79，80］. Jiang等［81］利用MOF材料作为稳定单原子的载体，并探索了其在光催化产氢方面的应用，同时对光催化过程中的电荷转移机理进行了初步探讨. MOF稳定的单原子Pt复合材料，能够在光催化裂解水产氢的过程中，使电子从MOF光敏剂转移到Pt电子受体. 他们使用了一种高度稳定的铝基卟啉MOF（Al-TCPP），其通过卟啉接头将Al（OH）O₄链互连成三维（3D）微孔骨架， Pt（II）吸附在卟啉中心；还原后， Al-TCPP中吡咯N原子与Pt的强相互作用可以充分锚定Pt单原子［图11（A）和（B）］. 结合同步辐射XANES、 DRIFT和DFT计算，证明了单原子Pt表现出极高的活性，约为相同MOF稳定的Pt纳米颗粒的30倍［图11（C）~（H）］. 限域Pt单原子提供了高效的电子传输通道，并提高了MOF与氢的结合能，从而促进了光催化产氢［图11（I）］.