チオラートリガンドは,CeO2でCO酸化のための両刃の剣として,Au25 (((SCH2CH2Ph) 18ナノクラスターをサポートするCeO2でCO酸化を行う
Zili Wu1, De-en Jiang, Amanda K P Mann
1Chemical Science Division, ‡Center for Nanophase Materials Sciences, and §Materials Science and Technology Division, Oak Ridge National Laboratory , Oak Ridge, Tennessee 37831, United States.
金ナノクラスターのチオラートリガンドは,最初はCO吸収を阻害しますが,除去すると活性部位が露出し,CeO2棒のCO酸化触媒を強化します. カチオンの金鉱跡は,低温反応に不可欠である.
科学分野:
- 異質なカタリシスである.
- ナノ材料科学 ナノ材料科学
- 表面化学について
背景:
- 金のナノクラスターは,金属酸化物で支えられていて,有望な触媒です.
- チオラートリガンドは金ナノクラスターを安定化しますが,その触媒活性に影響を与えることができます.
- リガンド効果を理解することは,効率的なゴールド触媒の設計に不可欠です.
研究 の 目的:
- CeO2棒に支えられたAu25(SR) 18ナノクラスターの触媒性能におけるチオラートリガンドの役割を調査する.
- これらの触媒に対するCO酸化のメカニズムを解明する.
- 反応に関与する活性部位の性質を決定する.
主な方法:
- 探査反応としての触媒CO酸化.
- インシット赤外線 (IR) スペクトルスコピーとX線吸収スペクトルスコピー (XAS).
- 密度関数理論 (DFT) 計算と同位体ラベリング実験.
主要な成果:
- 無傷のAu25(SR) 18ナノクラスターはCOを吸収しない.CO吸収と触媒化にはリガンドの除去が必要である.
- CO吸附は,部分的なチオラート除去後,特に高温で,露出した金原子に発生します.
- 低温CO酸化における主要な活性部位として,カチオン金部位 (Auδ+, 0 < δ ≤ 1) が特定されています.
- 反応は,O2のCeO2活性化と,COを活性化するデチオラートされた黄金の部位を含むリドックスメカニズムを経由して進みます.
- シアロ酸リガンドは2つの役割を果たし,最初は触媒を阻害しますが,除去後に活性部位の形成を可能にします.
結論:
- チオラートリガンドは,CO酸化のためのAu25ナノクラスターの触媒活性において,複雑ではあるが,重要な役割を果たします.
- ティオラートリガンドの部分的除去は,活性カチオン黄金の部位を露出するために不可欠であり,それによって触媒性能を高めます.
- 発見は,サポートされた金ナノクラスター触媒の構造活動関係に関する洞察を提供します.
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