Vanwege hun maximale atoomgebruiksefficiëntie en unieke katalytische eigenschappen, Single-Atom Catalysts (SAC's) hebben de afgelopen jaren veel belangstelling gewekt. Echter, de meeste gerapporteerde SAC's zijn beperkt tot actieve componenten op één plaats, met zeldzame rapporten over katalysatorpromotors in hun enkele vorm. Omdat promotors essentiële componenten zijn in veel industriële katalysatoren, de exploratie van de bereiding van single-site promoters zou van groot belang moeten zijn bij katalyse, zowel in fundamenteel als toepassingsonderzoek. gelijk aan SAC's, deze single-sited promoters hebben structurele eenvoud en homogeniteit, en het synergetische effect op de katalytische reactie zou uniek maar toch opgehelderd moeten zijn.

In een recent artikel gepubliceerd in het in Peking gevestigde Nationale wetenschappelijke recensie , wetenschappers van het General Research Institute for Non-ferrous Metal (GRINM) in Peking, China, GRIPM Advanced Materials Co., Ltd. In Peking, China en Instituut voor Process Engineering, Chinese Academie van Wetenschappen in Peking, China, hebben atomair verspreide co-promotoren van Sn en Zn op het CuO-oppervlak ontworpen en gesynthetiseerd. Zoals aangetoond, deze katalysator vertoonde een sterk verbeterd bevorderend effect bij de industrieel belangrijke Rochow-reactie voor de synthese van dimethyldichloorsilaan. Ook, Voor de eerste keer, het synergetische promotiemechanisme is ook onthuld.

De auteurs gebruikten een gemakkelijke hydrothermische methode om Sn . te synthetiseren ₁ /CuO met een groot aantal Cu-vacatures aan het oppervlak. Verder, ze onderzochten de structuur van deze nieuwe katalysator met behulp van verschillende karakteriseringsmethoden en bewezen het succesvolle uploaden van de twee single-site promoters. De XPS-gegevens gaven direct bewijs dat er een sterke interactie is tussen Sn- en Zn-atomen. "Na opname met Zn-atomen, de bindingsenergie van Cu 2p3 / 2-piek verschuift naar een lagere energiekant in vergelijking met die van CuO, en deze verschuiving wordt duidelijk waargenomen in 0.1Zn ₁ -Sn ₁ /CuO, wat wijst op een toename van de elektronendichtheid op de Cu-atomen met het naast elkaar bestaan ​​van Sn- en Zn-atomen, "Ze verklaren. Directe experimentele resultaten toonden aan dat deze defectlocaties gegenereerd door het opnemen van single-site Sn single-site Zn verder konden stabiliseren (zie onderstaande afbeelding). "Density functional theory (DFT) berekeningen tonen ook aan dat op Sn-gedoteerde CuO(110 ) oppervlakte, de vormingsenergie van Cu-leegstand is 0,78 eV lager dan die op het schone CuO(110), wat aangeeft dat het gemakkelijker is om Cu-vacatures te vormen in het Sn-gedoteerde oppervlak, " voegen ze toe. De berekeningsresultaten ondersteunen ook dat Zn de voorkeur geeft aan het invullen van de nabijgelegen Cu-vacatures veroorzaakt door Sn-doping om Sn-Zn-paren te vormen.

In vergelijking met de conventionele katalysatoren met promotors in de vorm van nanodeeltjes, deze roman Zn ₁ -Sn ₁ /CuO-katalysator heeft een veel hogere activiteit, selectiviteit, en stabiliteit bij de synthese van dimethyldichloorsilaan via de industrieel belangrijke Rochow-reactie. De verbeterde katalytische prestatie wordt toegeschreven aan de synergetische interactie tussen single-site Sn- en Zn-co-promotoren, wat leidt tot de verandering in de elektronische structuur van CuO en zo de adsorptie van reactantmoleculen bevordert.

"Deze single-sited promoters helpen niet alleen om hun echte promotiemechanisme in katalytische reactie op te helderen, maar ook een nieuwe weg openen om de prestaties van de katalysator te optimaliseren, "Ze stellen in een artikel met de titel "Single-atom Sn-Zn-paren in CuO-katalysator bevorderen de synthese van dimethyldichloorsilaan."

Dit werk kreeg de steun van Dr. Wenxin Chen in het Beijing Institute of Technology, China; Prof. Jianmin Ma aan de Hunan Universiteit, China; Prof. Ziyi Zhong in het Guangdong Technion Israel Institute of Technology (GTIIT), China; en Prof. Yadong Li aan de Tsinghua Universiteit, China.

"Dit werk biedt een nieuw begrip van het synergetische effect tussen verschillende promotors en zal wegen bieden voor het ontwerp van nieuwe co-promotoren in katalysatoren voor industriële reacties, " zij geloven.