全文概要
德国慕尼黑工业大学Barbara A. J. Lechner研究团队系统研究了在近常压氧气条件下，负载于金红石TiO₂(110)上的亚纳米Pt团簇与纳米颗粒的氧化行为、结构演化及稳定性。研究结合近常压X射线光电子能谱、扫描隧道显微镜和低能离子散射等多种原位技术，揭示了Pt颗粒的氧化状态、烧结行为及被TiO₂载体“深埋”的现象，强烈依赖于颗粒尺寸、氧气压力及载体化学计量比。
本文要点
尺寸依赖性氧化：亚纳米Pt团簇在室温下即可被0.1 mbar O₂氧化，形成高价Pt物种（如Pt²⁺），而结晶良好的Pt纳米颗粒仅部分氧化为Ptδ⁺。团簇更易因高比表面积和低配位结构而发生深度氧化。
载体还原态的影响：在高度还原的TiO₂（HR-TiO₂）上，氧气诱导的TiO₂层生长导致Pt颗粒被快速、深度包埋，是一种不同于经典强金属-载体相互作用的新型失活机制。而在近化学计量比的TiO₂（LR-TiO₂）上，Pt仅发生氧化而不被包埋。
压力效应与扩散机制：在近常压O₂下，TiO₂的再氧化由体相钛间隙（Tiint）扩散速率控制，而非气相氧供给。Tiint扩散能垒低（约0.5–0.6 eV），可在数分钟内生长数纳米厚TiO₂层，导致Pt信号在XPS中完全消失。
模型与真实催化剂的对比：单晶模型系统可精确控制载体化学计量，揭示Pt状态受气体环境和载体化学计量的共同调控。相比之下，纳米级TiO₂粉末因Tiint储备有限，其体相化学计量更易随气相环境快速变化。
文献详情
Florian Kraushofer, Matthias Krinninger, Marina de la Higuera-Domingo, et al. Pt Particles on a Dynamic TiO₂ Support in Near-Ambient Conditions—Disentangling Size, Pressure, and Support Effects, J. Am. Chem. Soc. (2025)
DOI: 10.1021/jacs.5c14353
全文链接
https://doi.org/10.1021/jacs.5c14353
