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【DFT+實驗】ACS Nano：AuFe3@Pd/γ-Fe2O3作為原位可再生高效加氫催化劑

多相Pd催化劑在化學工業中占有舉足輕重的地位，但其受到S^2-或其他強吸附物的困擾，導致表面長期中毒。

基于此，中科院生態環境科學研究中心劉睿研究員等人報道了AuFe₃@Pd/γ-Fe₂O₃納米片（NSs）作為一種原位可再生的高活性加氫催化劑。

當填充在石英砂固定床催化劑柱中時，AuFe₃@Pd/γ-Fe₂O₃ NSs具有高活性的碳-鹵素鍵氫化反應，這是去除飲用水中微量污染物和重污染廢水資源回收的關鍵步驟，并且可以承受10次再生。

【DFT+實驗】ACS Nano：AuFe3@Pd/γ-Fe2O3作為原位可再生高效加氫催化劑

通過DFT計算，作者研究了4-CP在Pd和AuFe₃@Pd表面上催化加氫脫鹵的能量分布，并考慮了Au@Pd位點。4-CP的加氫脫鹵始于其在不同Pd位點上的吸附，六方氫鍵網絡的形成需要每個水分子1.41 eV的能量輸入來解吸Pd(111)上的H₂O。

同時，對4-CP的吸附和協同S_N2機制催化的C-Cl鍵斷裂沒有明顯的能壘。反應的最后一步是吸熱的，表明4-CP加氫的速率決定步驟是水和苯酚的解吸。

在Au@Pd的情況下，與水分子解吸相關的計算能量大大降低到0.30 eV，并且除了苯酚的解吸之外，其余步驟也是無能量障礙的，苯酚的解吸能量低于Pd(111)，約1.27 eV。

隨著部分取代的Au原子和Fe形成AuFe₃金屬間相核，Pd位點的電子態進一步優化，極大降低了AuFe₃@Pd位點上水分子的親和度，水的解吸變成放熱，或者AuFe₃@Pd位點準備好吸附H₂/4-CP。

AuFe₃@Pd/γ-Fe₂O₃ Nanosheets as an In Situ Regenerable and Highly Efficient Hydrogenation Catalyst. ACS Nano, 2023, DOI: 10.1021/acsnano.3c00745.

https://doi.org/10.1021/acsnano.3c00745.

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