中南大学孙志强、英国卡迪夫大学Graham J. Hutchings，新发Nature子刊！

研究概述

单原子和纳米团簇催化剂因其高催化活性和高原子利用率而在多相催化中受到广泛关注，但它们的共存性质以及潜在的协同效应尚未明确。

2025年4月26日，中南大学孙志强、英国卡迪夫大学Graham J. Hutchings在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Concerted catalysis of single atom and nanocluster enhances bio-ethanol activation and dehydrogenation》的研究论文。

在本文中，作者构建了三种原子级催化剂体系（xNi/Mo2TiAlC2，x=0.5、1和1.5），用于生物乙醇重整，分别对应于单原子、单原子与纳米团簇混合以及纳米团簇。

与单原子和纳米团簇催化剂相比，混合型催化剂的氢气利用效率分别提高了43.7%和29.3%。

结果表明，相邻的Ni单原子促进了电子从Mo2TiAlC2向Ni-Mo界面的转移，提高了d带中心，从而增强了生物乙醇的吸附和活化；而Ni纳米团簇的存在有助于降低CH3CHO*脱氢的能垒。

催化活性位点是Ni-Mo合金单原子与相邻的Ni纳米团簇。

本工作为高效催化位点的构建和先进催化剂的设计提供了新的启示。

图文解读

图1：Ni/MTAC催化剂的合成策略和结构表征

图2：Ni和Mo的电子态和原子结构表征

图3：制备的催化剂的生物乙醇重整（SRE）性能

文献信息

Sun, Z., Shi, W., Smith, L.R.et al.Concerted catalysis of single atom and nanocluster enhances bio-ethanol activation and dehydrogenation.Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-59127-0.

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