JACS：催化剂电位决定Pt纳米颗粒上葡萄糖酸热催化氧化的中间体覆盖度

背景：葡萄糖酸（GNA）在Pt纳米颗粒上的有氧热催化氧化反应涉及复杂的表面动力学和中间体覆盖度调控，传统研究难以将反应动力学与催化剂表面状态直接关联。研究目的：伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的David W. Flaherty团队旨在通过结合热催化动力学分析与原位开路电位（Ecat）测量，揭示GNA氧化反应的完整基元步骤，并明确Ecat在调控活性中间体覆盖度和反应速率中的关键作用。结论：研究表明，GNA氧化与氧还原反应通过Pt表面的HO∗物种动力学耦合，其中C-H键断裂为动力学相关步骤。Ecat由O2与GNA浓度的摩尔比唯一决定，并与HO∗覆盖度直接相关，但单个Ecat值可对应多个反应速率。通过周期性切断O2进料以降低Ecat，可使抑制性羧酸根吸附物脱附，从而将反应器平均产率提高50%以上。该工作为通过电位调控实现催化剂原位再生和反应效率提升提供了新策略。