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納米鈀（Pd）基催化劑廣泛用于由氫氣（H₂）和氧氣（O₂）直接合成過氧化氫（H₂O₂），但由于反應物O₂和生成的H₂O₂均發生O-O鍵斷裂，因此其選擇性和產率仍然較差，這可能是O₂在Pd納米顆粒上的吸附構型不同導致的。

基于此，北京工業大學陳戈教授、李洪義教授和莊春強副研究員（共同通訊作者）等人報道了一種具有高活性和選擇性的單原子Pd催化劑（O-Pd/TiO₂催化劑）。

通過密度泛函理論（DFT）計算證明，O-O鍵斷裂在單個Pd原子上受到顯著抑制，O₂更容易被活化形成*OOH，其是H₂O₂合成的關鍵中間體，同時關閉H₂O₂的降解。因此，O-Pd/TiO₂催化劑具有高產率和選擇性，是因為單原子Pd催化劑上O-O鍵解離和H₂O₂解離的高能壘。

實驗測試發現，優化后的0.1%O-Pd/TiO₂催化劑的H₂O₂產率高達115?mol g_Pd^-1 h^-1，選擇性高于99%，超過了已報道的Pd基催化劑的性能。

此外，H₂O₂的濃度在一批中達到1.07?wt.%。該工作報道了單原子Pd催化劑在H₂O₂直接合成中的應用，并且將對后續直接合成H₂O₂的催化劑設計和未來相應的機理研究產生深遠的影響。

High activity and selectivity of single palladium atom for oxygen hydrogenation to H₂O₂. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-32450-6.

https://doi.org/10.1038/s41467-022-32450-6.

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