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福州大學Angew：Pt/Cu(111)上持續(xù)的氫溢出：氣體誘導化學過程的動態(tài)觀察

氫溢出是指游離氫原子從活性金屬位點向相對惰性催化劑載體的表面遷移，在涉及氫的催化過程中起著至關重要的作用。然而，對氫原子如何從活性位點溢出到催化劑載體上的全面理解仍然缺乏。

基于此，福州大學林森教授等人報道了利用基于DFT的機器學習加速分子動力學計算，研究了Pt/Cu(111)單原子合金表面上H溢出過程的原子尺度視角。當撞擊H₂在活性Pt位點解離時，由于附著在Pt原子上的解離氫原子，Pt原子經(jīng)歷失活。H₂和粘附的H原子之間的碰撞促進了H在宿主Cu上的溢出，導致Pt原子的再活化，實現(xiàn)了連續(xù)的H溢出過程。

氫解離和隨后的氫，從摻雜活性位點溢出到惰性宿主通常是氫化反應的速率決定步驟。通過DFT計算，作者確定了不同數(shù)量H原子在Pt位點上的吸附構型。對每種構型的幾何形狀進行優(yōu)化，并計算了每個氫原子對應的吸附能。

單個H原子最穩(wěn)定的吸附構型位于Pt的頂部位置，吸附能為-0.303 eV。單個H原子在fcc和hcp位點表現(xiàn)出相似的結合強度。當兩個H原子吸附在Pt位點時，2H吸附的Pt/Cu(111)構型具有相似的吸附能，相差在30 meV以內(nèi)。

在三個H原子吸附在Pt位點的情況下，作者觀察到兩種不同的吸附構型：3H-hcp和3H-fcc，其中所有的氫原子分別只吸附在hcp和fcc位點上。當吸附的氫原子數(shù)增加到4個時，最穩(wěn)定的4H-bridge&hcp&fcc構型的吸附能相對較低，為-0.153 eV，其中兩個氫原子吸附在橋位上，另外兩個氫原子吸附在hcp和fcc位點上，Pt原子從表面脫離，高度為1.02 ?。4H-top&hcp和4H-top&fcc構型穩(wěn)定性較差，吸附能分別為-0.098 eV和-0.119 eV。

Sustained Hydrogen Spillover on Pt/Cu(111) Single-Atom Alloy: Dynamic Insights into Gas-Induced Chemical Processes. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202312796.

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