導讀

常規的金納米顆粒催化劑由于尺寸不均一以及表面結構多樣化等原因導致其催化性能僅僅是催化劑整體效果的反映，不能反映出精細結構對催化性能的貢獻。而且目前的譜學技術反映的是樣品平均的信息，難以在原子水平上真正建立催化劑的結構與催化性能之間的對應關系。原子精度金原子簇催化劑可以實現對催化反應的精準調控，解決常規金催化劑所未能解決的問題。

注：(a) Crystal structure of Au9, Au11, and Au36 clusters; (b) Catalytic performances of CO2 hydrogenation over the three catalysts; (c) Energy diagrams of CO2 hydrogenation on the three clusters by DFT calculations.

南京大學祝艷課題組研究結構精確的金原子簇催化劑在催化二氧化碳轉化反應過程中由于結構上的匹配而產生獨特的選擇性催化作用，實現了在原子水平上調控CO2催化反應路徑，從而可控地獲得C1和C2產物: Au9催化CO2加氫反應主要獲得甲烷，Au11催化CO2加氫反應主要獲得乙醇，Au36催化CO2加氫反應主要獲得甲酸。實驗和計算研究發現，Au9催化得到甲烷主要是通過生成HCO*和H2CO*物種連續加氫得到CHx物種，繼續加氫得到甲烷；Au11催化得到乙醇主要是通過生成的CO*物種插入CH2*獲得碳碳偶聯；Au36催化得到甲酸主要是通過生成HCOO*吸附物種加氫得到甲酸。此工作從原子水平上探究了金原子簇催化劑精確結構對CO2轉化性能的影響，選擇性控制CO2轉化為高附加值化學品，對溫室氣體CO2轉化利用研究具有重要科學意義。

該工作以“Controllable Conversion of CO2 on Non-metallic Gold Clusters”為題在線發表在Angewandte Chemie (DOI: 10.1002/anie.201913635 and 10.1002/ange.201913635)。南京大學博士生楊丹為本文第一作者，大連理工大學裴瑋為共同第一作者，大連理工大學趙紀軍團隊周思老師負責其中的計算工作，南京大學介觀催化團隊負責人丁維平教授參與了討論。此研究得到國家自然科學基金，江蘇省和南京大學的經費資助。

來源 | 南京大學 編輯 | 化學加