近日，张振华博士在碳一催化领域取得研究新进展，相继在催化领域国际知名期刊Journal of Catalysis（一区TOP）上发表系列研究成果。

研究成果一：题为“Morphology-engineered highly active and stable Pd/TiO₂ catalysts for CO₂ hydrogenation into formate” (J. Catal. 2022, 405, 152-163). 该论文重点通过载体的形貌工程设计得到具有高活性、高稳定性的CO₂加氢反应Pd/TiO₂催化剂，其中暴露{100}晶面的锐钛矿TiO₂载体负载2% wt. Pd催化剂（2%Pd/TiO₂{100}）在甲酸盐合成反应中展示了最优催化性能，研究得出其高活性主要源自于载体表面高密度的中等碱性位和更多的金属Pd物种结构，分别有利于CO₂和H₂的吸附活化，从而促进甲酸盐的产生；其高稳定性归功于载体表面的高密度氧空位，促进金属-载体相互作用，有利于Pd物种的形成和稳定。该结果为高效CO₂加氢制甲酸盐催化剂的设计制备提供理论指导和设计方法。

我校2019级硕士研究生张静是该论文的第一作者，张振华博士为论文通讯作者，我校为论文第一完成单位。该工作得到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和浙江师范大学的经费支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcat.2021.11.035

研究成果二：题为“Tuning activity and selectivity of CO₂ hydrogenation via metal-oxide interfaces over ZnO-supported metal catalysts” (J. Catal. 2022, 407, 126-140). 该论文重点通过金属-ZnO界面的精准设计来调控CO₂加氢反应的活性和选择性，研究得出其反应的活性主要依赖于载体表面的弱碱性位密度，反应通过解离机制进行，产物的选择性由被吸附CO物种在金属表面的吸附强度所决定。金属Ni表面弱CO吸附性能导致Ni/ZnO催化剂具有极高的CO选择性，然而CH₄可在Ru/ZnO催化剂表面形成，Ru-p-ZnO的强相互作用有利于低配位Ru原子形成，从而加强CO在Ru表面的键合能力，对CH₄的产生更为有利。该结果辨识了掌控CO₂加氢反应活性和选择性的关键因素，为高效CO₂加氢反应催化剂的设计制备提供理论指导。

文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcat.2022.01.037

研究成果三：题为“Structure sensitivity of CuO in CO oxidation over CeO₂-CuO/Cu₂O catalysts” (J. Catal. 2022, 405, 333-345). 该论文采用原位表面重构方式产生不同表面结构的CuO薄膜，再通过等体积浸渍法制备系列CeO₂-CuO/Cu₂O催化剂。研究得出CeO₂-CuO界面催化CO氧化反应通过Mars-van Krevelen机制进行，其中暴露{100}晶面Cu₂O表面重构得出的CuO薄膜与CeO₂形成的界面具有较好的本征活性，这主要归功于所形成CuO薄膜表面低配位的O原子促进了CO反应性能，从而表明在CeO₂-CuO催化的CO氧化反应中其界面氧物种来自于CuO而不是CeO₂。基于此，本论文通过增加高本征活性位密度的方式开发出具有较好CO氧化活性的13.2 %CeO₂-CuO/c-Cu₂O(s)催化剂，实现从基础理论到高效催化剂研制的系统研究。

文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcat.2021.12.015

研究成果四：题为“Ceria-supported Pd catalysts with different size regimes ranging from single atoms to nanoparticles for the oxidation of CO” (J. Catal. 2022, 407, 104-114). 该论文通过湿化学合成方法设计制备得到不同尺寸Pd粒子负载在CeO₂载体的Pd/CeO₂催化剂（其Pd粒子尺寸从单原子、到1-2nm纳米团簇、再到>2nm的纳米颗粒变化），研究得出CeO₂负载Pd单原子催化剂（Pd_SA/CeO₂）在CO氧化反应展示了最佳的本征活性。结合动力学和原位红外得出Pd/CeO₂催化的CO氧化反应采用Langmuir-Hinshelwood机制进行，甲酸盐的分解在反应中扮演主要的速控步角色。此外在CO优先氧化反应中（CO-PROX），仅在Pd_SA/CeO₂催化剂上检测到显著的CO氧化促进效应，这主要归功于孤立Pd原子上更强的H溢流效应，促进载体表面的活性中间物种桥式OH的产生，从而有利于反应中间体甲酸盐和碳酸氢盐的分解产生CO₂。这一结果极大地加深了Pd在CO氧化中的尺寸效应，拓宽了单原子催化剂在多相催化反应中的应用。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcat.2022.01.023