中科大孙治湖/冯亚娟/葛敏ACS Catal.：Pt 单原子-纳米团簇双位点协同，高效催化氨硼烷水解制氢

本文由中国科学技术大学孙治湖、冯亚娟、葛敏团队发表于《ACS Catalysis》。背景：单原子催化剂原子利用率高但动力学迟缓，纳米团簇位点密度高但原子经济性不足，两者存在固有“跷跷板效应”。研究目的：通过理论计算和原子层沉积技术精准构筑Pt单原子/纳米团簇双位点催化剂，验证其协同效应并揭示深层机制，以期突破单活性位点催化材料的性能限制。结论：实验成功制备了Pt1+n/TiO₂双位点催化剂，在室温氨硼烷水解制氢反应中实现转换频率（TOF）高达1865.2 molH₂·molPt⁻¹·min⁻¹，分别为单一单原子和单一团簇催化剂的4.2倍和4.3倍。研究揭示了桥连水分子介导的连续质子转移协同机制：Pt纳米团簇活化氨硼烷的B-H键，Pt单原子活化水分子，界面处第二个水分子作为桥连介质构建质子转移通道，加速*H迁移与H₂生成。该协同效应在电催化甲醇氧化和热催化加氢反应及不同载体/金属体系中均具普适性。本研究为高性能双位点催化剂设计提供了新思路。