Den elektroniska interaktionen mellan begravd enstaka övergångsmetall och intilliggande aluminiumatomer via metallisk bindning kan väl demonstreras.
Inspirerad av försvinnandet av ytövergångsmetallarter på ett aluminiumsubstrat vid glödgning, utförde forskargruppen vid Zhenpeng Hu (School of Physics, Nankai University) densitetsfunktionella (DFT) beräkningar. Vissa d-blocksmetaller visar sig uppvisa en självspridning och sjunkande tendens och kan stabiliseras väl i den underjordiska regionen av enkristallaluminium.
En ny studie om detta ämne ledd av prof. Landong Li (College of Chemistry, Nankai University), prof. Zhenpeng Hu och Prof. Fan Yang (School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University) visas i National Science Review .
Enligt deras beräkningsresultat började Landong Li och Fan Yang söka solida bevis på strukturen av det unika metalliska systemet (M/Al) och elektronöverföringen mellan övergångsmetaller och aluminiumsubstrat genom scanning tunneling microscopy (STM).
Typiskt har man funnit att både palladium och rodium uteslutande lokaliseras i underjordsområdet av Al(001) och Al(111) enkristaller som isolerade atomer, med distinkt elektronöverföring från palladium eller rodium till intilliggande aluminiumatomer.
Forskargruppen utförde sedan DFT-förutsägelser om de katalytiska egenskaperna hos M/Al i flera viktiga reaktioner, såsom acetylen-semihydrering och propylenhydroformylering. De fann att de inneboende katalytiska egenskaperna hos palladium och rodium kan ledas till det yttersta inerta aluminiumskiktet och härleda katalytiskt aktiva M/Al-system, även om palladium- och rodiumatomer är helt nedgrävda inuti enkristall av aluminium och oåtkomliga för reaktionssubstrat.
Guidad av teoretiska förutsägelser och ytvetenskapliga observationer byggde teamet slutligen riktiga huvudgruppsmetallsystem som innehöll nedgrävda övergångsmetallcentra, som visade förväntad katalytisk prestanda i reaktionerna av alkyn-semihydrering, olefinhydroformylering och Suzuki-koppling. Dessa resultat bekräftar vidare att de katalytiska egenskaperna hos nedgrävda övergångsmetaller kan överföras till de exponerade katalytiskt inerta huvudgruppmetallerna, dvs den ledande katalysen.
Detta koncept kan ge en effektiv sköld av de traditionella aktiva centran mot förgiftning eller urlakning av det ledande lagret, i motsats till traditionella stödda system. Ännu viktigare, det föreslås att de katalytiska egenskaperna hos nedgrävda övergångsmetaller kan regleras exakt eller helt förändras när de passerar genom det ledande lagret.
Mer information: Xin Deng et al, Conductive catalysis by subsurface transition metals, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae015
Tillhandahålls av Science China Press
