眾所周知，對于許多催化反應，金屬粒徑的大小可以很大程度上決定催化劑的活性(所謂的結構敏感催化)。在貴金屬催化劑的應用中，如何提高貴金屬的利用率(即降低貴金屬含量)，同時提高催化劑的效率(即提高催化活性和選擇性)一直是催化領域的熱門話題。

近日，南京大學季偉捷、陳兆旭和揚州大學袁恩先等通過原子層沉積策略和沉積-沉淀方法，在Al₂O₃(110)面和Al₂O₃棒上精確地沉積了尺寸可調(diào)的Pt團簇，并深入研究了所制備催化劑的結構-性能相關性。

將所得材料應用于水煤氣變換(WGS)和甲酸(FA)分解。與Al₂O₃(110)面上的Pt納米顆?；蚨嗑О魻預l₂O₃上的Pt細團簇相比，Al₂O₃(110)面上具有極低Pt負載(0.07 wt%)的超細Pt團簇(0.07% Pt/Al₂O₃-AD)能夠進行低溫CO轉(zhuǎn)化，在210°C下TOF_CO為2.1 s^?1，CO轉(zhuǎn)化率為10.2 mmol g_Pt^?1 s^?1；對于FA分解，0.07% Pt/Al₂O₃-AD在200°C下具有最高的TOF(1.02 s^?1)，F(xiàn)A轉(zhuǎn)化率幾乎達100%。

實驗結果和密度泛函理論(DFT)計算表明，反應通過Pt/Al₂O₃(110)界面上的締合機制進行，并且沉積有超細Pt簇的Al₂O₃(110)面對于水活化非?；钴S，并產(chǎn)生更高濃度的OH物種以加速*COOH形成；Al₂O₃(110)面上的ALD衍生的亞納米Pt團簇對WGS表現(xiàn)出顯著的高活性，在210°C下的CO轉(zhuǎn)化率為100%。

此外，在相同的Al₂O₃(110)面(0.46% Pt/Al₂O₃-DP)上，ALD比DP衍生的大型Pt納米顆粒具有更高的質(zhì)量比反應速率和更高的TOF值，并且明顯優(yōu)于普通的Al₂O₃負載的Pt和其他金屬催化劑。

綜上，這項工作突出了通過精確控制金屬實體尺寸和氧化物載體來實現(xiàn)特定面暴露，從而產(chǎn)生用于清潔能源生產(chǎn)的高性能催化材料的有效性，并且它在不同應用中的界面結構控制和設計方面是通用的。

Atomic-Layer-Deposition Derived Pt subnano Clusters on the (110) Facet of Hexagonal Al₂O₃ Plates: Efficient for Formic Acid Decomposition and Water Gas Shift. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.2c04784