圖 跨越壓力和材料鴻溝的FeO-Pt催化CO氧化反應動力學連續性
在國家自然科學基金項目（批準號：22525203、92477132、22376194、22372158）等資助下，上海科技大學楊帆研究員和中國科學院大連化學物理研究所/復旦大學包信和院士團隊在界面限域氧化物催化機理研究方面取得進展，研究成果以“跨越壓力與材料鴻溝的FeO-Pt界面催化CO氧化反應動力學連續性（Continuity of reaction kinetics across the pressure and materials gaps in CO oxidation on FeO-Pt interfaces）”為題，于2026年1月7日發表于《自然·催化》（Nature Catalysis）雜志，論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41929-025-01464-w。
催化劑的高效設計需要對活性位點的精準識別，這一過程往往得益于在超高真空下對模型催化劑開展的表面科學研究。然而，如何將表面研究的觀測結果拓展至實際催化體系，是催化研究面臨的重要挑戰。針對這一挑戰，上述團隊在研究FeO-Pt催化CO氧化反應中，建立了適用于單晶與粉末催化劑、寬壓力范圍的動力學測量方法，實現反應機理的跨尺度關聯。研究團隊在配位不飽和鐵（Fecus）位點上，精確識別了活性位點與反應路徑，發現CO僅吸附于裸露Pt位點，O2則在Fecus位點選擇性活化，有效解決了CO對Pt基催化劑的毒化難題。進一步結合反應動力學測量與動力學蒙特卡洛模擬，從超高真空到常壓、從FeO/Pt(111)模型催化體系到FeO/Pt粉末催化劑，獲得了一致的表觀活化能（12~15 kJ mol-1），從動力學層面驗證了跨材料和壓力鴻溝的機理連續性（圖）。上述工作表明表面科學研究獲得的機理可以跨越模型體系與實際體系間存在的壓力和材料鴻溝，為界面限域催化材料理性設計提供了新的研究范式。