王勇Science：单原子Pt\/CeO2催化净化汽车尾气！

在汽车发动机部分，减少汽车废热，是提高燃料效率的关键手段。这意味着，汽车尾气处理装置中，催化剂工作温度将大幅降低。通过降低工作温度，同时又可以有效避免活性金属原子聚集成更大的颗粒而降低活性，从而延长使用寿命。

问题在于：目前大部分尾气处理催化剂都是在高温下进行，低温催化活性不佳。

有鉴于此，美国西北太平洋国家实验室王勇课题组和新墨西哥 Abhaya K. Datye 课题组合作报道了一种蒸汽热处理方法，可制备稳定的原子级分散 Pt ²⁺ /CeO ₂ 催化剂，提高汽车尾气的低温催化氧化性能。

图 1. Pt/CeO ₂ 单原子催化剂

研究人员首先通过 800 ℃高温熟化方法，制备得到原子级分散的、稳定的 Pt ²⁺ /CeO ₂ 催化剂。由于 Pt ²⁺ 和 CO 的强相互作用等原因，其低温催化 CO 活性不佳。

图 2. 单个 Pt ²⁺ 原子和晶格氧的确认

接着，研究人员利用 750 ℃的蒸汽对熟化的 Pt ²⁺ /CeO ₂ 催化剂进行热处理，使晶格氧活化，在 CeO ₂ 表面， Pt ²⁺ 的周围形成了一种新的活性位点，使得高温蒸汽处理得到的单原子 Pt ²⁺ /CeO ₂ 催化剂在 150 ℃就具有良好的 CO 催化氧化活性和水汽耐受性。

图 3. 蒸汽热处理的作用

同时，蒸汽处理也提高了对汽车尾气中的 NO _x 、碳水化合物等其他污染物的催化氧化效果。

总之，这项研究提供了一种新型单原子催化剂的制备方法，为汽车尾气低温处理工艺提供了准备。