MDPI 编辑荐读 | Catalysts期刊作者Christopher B. Murray获得科睿唯安引文桂冠奖

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科睿唯安引文桂冠奖 (Clarivate Citation Laureates)，前称汤森路透引文桂冠奖，是科睿唯安总部发布的“诺贝尔奖得主预测”名单，以研究论文的引用率为评选根据，发布时间固定于每年诺贝尔奖公布前夕。科睿唯安前身汤森路透知识产权与科技事业部2002年开始预测诺贝尔奖得主。

科睿唯安引文桂冠奖专门预测诺贝尔物理学奖、诺贝尔化学奖、诺贝尔生理学或医学奖、诺贝尔经济学奖的未来得主。预测原理在于“高被引论文”与“获得诺贝尔奖”之间的关联性，引用率本身也能彰显研究者的显著贡献。最后选出最可能被诺贝尔委员会青睐的十分之一高被引论文，作为年度预测名单。

引文桂冠奖得主

Christopher B. Murray

Richard Perry University

University of Pennsylvania

美国宾夕法尼亚大学，理查德·佩里大学化学和材料科学与工程教授Christopher B. Murray被评为2020年科睿唯安引文桂冠奖得主，这是“诺贝尔级”研究的标志，Christopher B. Murray在“具有精确属性的纳米晶体的合成在物理、生物和医疗系统中的广泛应用”方面的研究获得了化学领域的认可。与他一同获奖的还有麻省理工学院化学系的Moungi G. Bawendi和Lester Wolfe教授以及首尔国立大学的特聘教授Taeghwan Hyeon。

恭喜Catalysts期刊作者Christopher B. Murray获得科睿唯安引文桂冠奖，Catalysts期刊特此推荐Murray教授此前发表的文章供各位读者阅览。

A Characterization Study of Reactive Sites in ALD-Synthesized WOx/ZrO₂ Catalysts 

原子层沉积合成钨酸氧化锆催化剂反应位点的表征研究

Christopher B. Murray et al.

20世纪80年代，有报道称钨酸氧化锆(WOx/ZrO₂)可作为固体酸催化剂。然而，关于这种材料中酸性位点的性质和强度仍然存在许多问题和明显的矛盾。钨酸氧化锆做催化剂的一个主要困难是其性能取决于其制备方法。出于这个原因，大多数研究者通过偏钨酸铵((NH₄)₁₀W₁₂O₄₁•5H₂O)水溶液浸渍，后通过煅烧去制备钨酸氧化锆催化剂。

而在本文中，作者采用的是用原子层沉积 (ALD) 制备钨酸氧化锆系列催化剂，以研究其中的催化位点。原子层沉积是一种自限性过程，其中钨酸通过反复循环暴露六羰基钨和氧化剂沉积。由于原子层沉积中每个循环沉积的钨酸量较低且沉积均匀，原子层沉积可确保形成均匀的原子级层，从而使钨酸和氧化锆之间的界面接触最大化。这使得形成孤立的钨酸物种，以及通过增加钨覆盖率来更好地控制钨簇的大小。此外，文中还检验了钨酸氧化锆可能表现出超酸性的说法。

图1. 程序升温脱附/热重分析测量中观察到的钨酸氧化锆样品上异丙胺转换的反应途径摘要。

文中采用了六羰基钨原子层沉积法制备了一系列氧化锆负载钨酸催化剂，并与传统浸渍法制备的钨酸氧化锆催化剂进行了比较。通过使用异丙醇和异丙胺进行程序升温脱附/热重分析 (TPD-TGA) ，对这些样品中存在的位点类型进行了表征：

(1)

为了表征钨酸原子层沉积薄膜的结构，Christopher B. Murray教授带领其团队测量了氧化锆载体、impW-Zr (10-wt% WOx) 和5W-Zr样品的拉曼光谱，为定性评估ZrO₂和5W-Zr样品上的位置性质，在吸附吡啶后进行傅里叶转换红外光谱测量。

(2)

为了量化位点的浓度，用异丙酰胺作为探针分子进行了程序升温脱附/热重分析测量；对impW-Zr样品 (10-wt%WOx)也进行了程序升温脱附/热重分析测量。

(3)

为了了解钨酸覆盖的影响，对暴露于不同原子层沉积周期的样品进行了异丙酰胺的程序升温脱附/热重分析测量。

(4)

为了确定催化活性与布仑斯惕位存在的关系，在403 K和0.40 h-¹的重量小时空间速度 (WHSV) 下，在一系列原子层沉积制备的钨酸氧化锆催化剂上进行了异丙醇的稳态转化。

(5)

此外，文中还测量了5W-Zr样品上氧化氘与甲苯 (C₇H₈) 或氯苯 (C₆H₅Cl) 之间H–D交换的光照曲线，并将结果与在具有类似布仑斯惕位点密度为80 µmol/g的H-ZSM-5分子筛上获得的结果进行了比较。测量开始于室温，并在每增加10 K后在稳态反应环境中进行。

图2. 异丙胺在(a) ZrO₂，(b) 5W-Zr，(c) impW-Zr和(d) 20W-Zr上的TPD-TGA。解吸特征对应于氢气 (m/e = 2)，氨 (m/e = 17)，丁烯和乙腈的混合物 (m/e = 41)，丙酮 (m/e = 43)，丙烯 (m/e = 41 and 42)和未反应的异丙胺(m/e = 44)。

实验研究表明，六羰基钨在氧化锆上的原子层沉积可以沉积均匀的钨酸层，覆盖范围从亚单层到多层不等。用异丙酰胺对钨酸氧化锆样品进行的程序升温脱附测量确定了三种类型的位置：与未覆盖氧化锆相关的脱氢位点；由钨酸单层簇形成的布仑斯惕位点；以及与钨酸多层膜相关的氧化还原位点。钨酸氧化锆的布仑斯惕位点的形成需要多个钨原子的存在。钨酸氧化锆中的布仑斯惕位点对酒精脱水具有活性，但明显弱于H-ZSM-5分子筛中的布仑斯惕位点，如与甲苯和氯苯的氢氘交换所示。

结论

氢氘交换结果表明，与高硅沸石相比，钨酸氧化锆中的布仑斯惕位相对较弱。显然，对于氧化锆中催化位点的性质还有很多需要进一步探索的地方。但结合使用原子层沉积的可控合成和吸附研究可以帮助进一步阐明这些位点的性质，并提供了强有力的论据。

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期刊介绍 

Catalysts (ISSN 2073-4344; IF 3.520) 是一个国际型开放获取期刊，期刊主题涵盖催化剂和催化反应等相关领域。Catalysts采取单盲同行评审，文章平均处理周期一个月左右，一审周期约为11天，文章从接收到发表仅需2.9天。

往期回顾：

版权声明：

翻译作者： Catalysts Editorial Office

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