单原子交叉耦合催化剂纳米颗粒毒药

跟踪钯催化剂在时间和空间上显示,纳米颗粒催化剂中毒:他们的少量的单个原子捕获和灭活做催化的大量工作。

这非常令人惊讶的结果,与公认的催化剂设计方法在这一领域,”说情人节Ananikov俄罗斯科学院。在许多研究催化交叉耦合反应,以及其他许多在精细有机合成反应,它通常假定金属纳米粒子是一种活跃的催化剂。”

Ananikov的团队管理,第一次拍图片相同的纳米尺度的补丁在异构钯催化剂(钯碳)之前和之后它通过交叉耦合反应。这允许他们追踪到底发生了什么集群,钯纳米粒子,甚至单个原子。

甚至millimetre-sized区域是巨大的巨大的电子显微镜的放大下,发现同一地点和post-reaction最初似乎是不可能的,Ananikov说。但通过使用机器学习算法来分析催化剂载体的独特模式,团队能够对齐和过程和post-reaction图片在几分钟内。

比较显示显著减少单钯原子后,反应比以前。密集的纳米粒子反应后形成桥梁或合并在一起。事实上,只有不到1%的钯催化地活动负责。另外99%仅仅坐在碳表面“死”的纳米颗粒,这些夺取和灭活的单个原子。

“最重要的事情,从我的观点来看,是单原子催化剂,纳米粒子可以作为毒药”说埃德温Baquero工作在纳米催化哥伦比亚国立大学。这将是难以置信的,他说,他没有看到结果。

Baquero指出,这项研究也对单原子剩余催化剂表面束缚的传统观念发出了挑战。在这种情况下,钯原子之间的无缝移动异构和均相催化——他们跳入反应溶液的催化作用。

Ananikov和他的团队正在寻找一种方式重新配置纳米颗粒回单个原子在反应。催化剂,完全由单个原子将最有可能有更大比例的活跃的钯,表明Ananikov。但前提是我们能找到一种方法来稳定催化剂在单个原子的形式。”

虽然Ananikov的实验只覆盖两个交叉耦合反应,Baquero认为其他研究人员将开始使用根据跟踪调查更多的反应。他印象深刻的快速工作的机器学习算法使得找到正确的位置——一个任务,需要人类的小时。这是最好的方法去看真正的改变催化剂纳米颗粒或支持。”

最主要的化学家们应该远离发现,Ananikov说,“催化中心不是成品静态结构”。