金屬-載體相互作用（MSIs）是多相催化研究的核心問題。在多種催化劑中，負載型單原子催化劑（SACs）表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性，同時載體不僅穩(wěn)定單個金屬原子，而且影響其反應活性。二氧化鈰（CeO₂）對鉑（Pt）族金屬的分散能力極強，而Pt族金屬是現(xiàn)代汽車尾氣催化劑的關鍵成分，因此CeO₂是現(xiàn)代多相單原子催化中廣泛使用的載體。CO的氧化是CeO₂基催化劑研究最多的反應之一，也是內燃機尾氣處理的關鍵。在Pt/CeO₂ SACs中制備的離子型Pt物種在低溫CO氧化中顯示的活性有限，但其的還原預處理會產生高度活性的小Pt簇。該反應被認為發(fā)生在金屬-載體界面：CO分子吸附在Pt簇上，CeO₂表面瞬間形成的氧空位激活了O₂。

在2021年6月3日，荷蘭埃因霍溫理工大學Emiel J. M. Hensen（通訊作者）等人報道了一種利用火焰噴霧熱解（FSP）一步合成具有高比表面積的Pd/CeO₂ SACs的方法。利用該方法制備的催化劑比已報道的單原子Pd-CeO₂-納米棒體系具有更高的低溫CO氧化活性。低溫CO氧化的活化能和反應級數(shù)表明活性中心的性質相似。此外，作者還通過原位紅外光譜、近常壓X射線光電子能譜（NAP-XPS）和X射線吸收光譜（XAS）揭示了Pd-CeO₂界面上不同的動力學行為。其中，浸漬在納米棒上的單原子Pd易于還原，并且在所施加的反應條件下會導致金屬的燒結。但是，Pd²⁺物種的孤立性質在FSP衍生的催化劑中得到了保留，而這種穩(wěn)定性的提高與Pd-摻雜FSP催化劑中表面晶格氧的高遷移率有關。總之，本文所獲得的結果表明，F(xiàn)SP是合成高負載且穩(wěn)定的SACs的一種有吸引力的策略，與汽車尾氣中和劑相關。

圖3. 反應引起的Pd位點結構變化

Interface dynamics of Pd-CeO₂ single-atom catalysts during CO oxidation. Nature Catalysis, 2021, DOI: 10.1038/s41929-021-00621-1.