2021年6月11日
高度分散的铂催化剂为工业过程提供了新的可能性，例如甲烷，丙烷或一氧化碳的无焰燃烧，其排放较少，并且比常规燃烧更具资源高效且一致。
在《《应用化学》，一组研究人员报告了哪些铂种类在高温氧化中是活跃的，以及在这个过程中它们会发生什么变化——这是优化催化剂的重要先决条件。
由少数金属原子组成的单个金属原子和簇具有通过活性金属物种的确切性质确定的有趣催化性质。通常，这些高度分散并沉积在诸如沸石的载体上，这是一种多孔硅酸盐框架结构，其也在催化剂的特征中起作用。即使是活跃中心的最小变化也会大大降低催化剂的效率。例如，铂如铂所载的贵金属倾向于在恶劣条件下通过烧结永久地停用。
然而，哪种特定的铂物种在高温氧化中发挥作用是难以确定的，因为但由于在催化作用中的载体中，不能容易地获得大量这些物种。由Pedro Serna（埃克森美孚研究和工程有限公司）领导的团队（埃克森美孚研究和工程有限公司）以及Manuel Moliner和Avelino Corma（大学Politècnicadevalència，西班牙）调查了特殊CHA上单个铂原子和小铂金集群的行为沸石是不可擦拭的支撑，可以很好地稳定这些物种。
他们的第一个实验是研究用两种不同类型的同位素纯氧分子来分裂O(2)，16.）o（2）和（18.) O (2）。催化剂越活跃，更混合（16.) O (18.O分子是由离解的原子重新结合而成的。结果表明，在一纳米以下的铂团簇明显比单个原子或更大的团簇更有活性。然而，在中等温度下(200°C)微小团簇随着时间的推移分解成单独的铂原子和氧分裂的催化活性末端。
相比之下，该团队发现，对于碱的氧化烷烃，例如甲烷，在较高温度下，通过单个铂原子进行催化燃烧。这些在初始簇中原位形成，如X射线吸收光谱和通过电子显微镜所示。这些氧化中的关键步骤不是o的分裂（2而C-H键的断裂对活性位点结构的变化不太敏感。
CO的氧化反应以铂团簇为主。单独的铂原子不能在CO流中稳定下来，因此，不起作用。与氧化铝载体相比，CHA分子筛在CO存在下提供了更高的活性和更大的稳定性。
单个铂原子对甲烷燃烧的高稳定性，以及小铂团簇对CO氧化的高稳定性，在再生或用热蒸汽处理后仍保留，为铂和硅酸盐沸石体系作为各种高温氧化场景的高效和坚固的多相催化剂开辟了新的可能性。
来源:https://www.wiley.com/en-us