双重金属-载体相互作用调控Pt位点实现低温甲烷燃烧中的活性-稳定性权衡

近日，我所节能与环境研究部能源环境工程研究中心（DNL0901组）王胜研究员、宗绪鹏副研究员团队在铂（Pt）基甲烷燃烧催化剂开发方面取得新进展，设计开发开发的Pt/Ce-TiO₂催化剂同时实现了优异的活性和卓越的耐久性(T₉₀=416℃，GHSV=60,000 ml·g_ca^t-1·h^-1)，有效克服传统的Pt/CeO₂和Pt/TiO₂在CH₄燃烧过程中表现出活性与稳定性的权衡问题。

在苛刻的反应环境下，设计具备高活性与长期稳定性的多相催化剂，依旧是催化领域所面临的重大难题。核心阻碍在于高温、高压或化学腐蚀环境中，活性位点本身具有不稳定性，极易发生动态重构，例如烧结、团聚和相变等结构演变，进而逐步减少催化活性中心的数量，最终对催化性能产生影响。

在本工作中，通过构建Ce修饰的TiO₂载体，以解决甲烷燃烧过程中活性与稳定性之间的权衡问题。所研制的Pt/Ce-TiO₂催化剂同时达成了优异的活性与卓越的耐久性，这与Pt/TiO₂催化剂的快速失活以及Pt/CeO₂催化剂的低活性形成了显著反差。综合表征与理论计算显示，Ce的引入实现了双重金属-载体相互作用(dual MSI)：其一，电子MSI能够促使高价Pt物种在相对较低温度下高效活化甲烷；其二，共价MSI可通过稳定的Pt-O-Ce配位结构有效抑制烧结及反应诱导的还原过程。这种双重调控机制平衡了反应活性与稳定性，为甲烷燃烧及其他严苛氧化还原反应中构建稳健催化剂提供了通用策略指引。

相关工作以“Dual metal-support interaction regulation of Pt sites for activitystability balance in low-temperature methane combustion”为题，发表在《应用催化B：环境与能源》（Applied Catalysis B: Environment and Energy）上。该成果的第一作者是我所DNL0901组联合培养博士研究生王然，该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、、中国科学院基础研究领域稳定支持青年团队、榆林中科洁净能源创新研究院联合基金、我所创新基金等项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.127008