中国科学技术大学李微雪团队报道了金属催化剂在氧化物载体上的金属-载体相互作用性质。相关研究成果发表在2024年11月22日出版的国际知名学术期刊《科学》。

金属-载体相互作用是多相催化中最重要的支柱之一，但由于界面复杂，开发一个基础理论一直具有挑战性。

基于实验数据、可解释的机器学习、理论推导和第一性原理模拟，研究人员建立了一个基于金属-金属和金属-氧相互作用的金属-氧化物相互作用的通用理论。该理论适用于氧化物载体上的金属纳米粒子和原子，以及金属载体上的氧化膜。

研究发现，对于后过渡金属催化剂，金属-金属相互作用主导了金属纳米粒子上的氧化物载体效应和低价氧化物包封。通过包括10种金属和16种氧化物的广泛实验，制定并证实了包封发生的强金属-金属相互作用原理。对（强）金属-载体相互作用的宝贵见解推进了负载型金属催化剂的界面设计。

附：英文原文

Title: Nature of metal-support interaction for metal catalysts on oxide supports

Author: Tairan Wang, Jianyu Hu, Runhai Ouyang, Yutao Wang, Yi Huang, Sulei Hu, Wei-Xue Li

Issue&Volume: 2024-11-22

Abstract: The metal-support interaction is one of the most important pillars in heterogeneous catalysis, but developing a fundamental theory has been challenging because of the intricate interfaces. Based on experimental data, interpretable machine learning, theoretical derivation, and first-principles simulations, we established a general theory of metal-oxide interactions grounded in metal-metal and metal-oxygen interactions. The theory applies to metal nanoparticles and atoms on oxide supports and oxide films on metal supports. We found that for late-transition metal catalysts, metal-metal interactions dominated the oxide support effects and suboxide encapsulation over metal nanoparticles. A principle of strong metal-metal interactions for encapsulation occurrence is formulated and substantiated by extensive experiments including 10 metals and 16 oxides. The valuable insights revealed on (strong) metal-support interaction advance the interfacial design of supported metal catalysts.

DOI: adp6034

Source: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp6034