厦门大学李剑锋教授、张华副教授Angew. Chem. ：单原子催化剂与反应的原位拉曼光谱表征

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近年来，单原子催化剂（SACs）由于其独特的电子性质和高原子利用率，已成为多相催化领域的前沿，受到广泛关注。发展先进的单原子催化剂表征技术对研究单原子催化剂的结构和催化性能具有重要意义。

拉曼光谱可以提供物质（特别是位于光谱低波数区域的物种）的指纹结构信息，并可直接用于固液界面，在多相催化研究中具有广阔的应用前景。然而，常规拉曼光谱由于灵敏度低，只能监测催化剂的体相结构信息，阻碍了拉曼光谱在SACs中的应用。表面增强拉曼光谱（SERS）具有极高的灵敏度，可以提供催化剂表面痕量物种的结构信息。但仅有特定结构的Au、Ag、Cu纳米材料才具有较强的SERS增强效应，导致将SERS直接应用于SACs研究极富挑战。

壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱（SHINERS）作为新一代光谱技术，具有高的灵敏度和普适性，被大力开发用于研究表界面催化反应过程。在前期研究的基础上，厦门大学李剑锋教授和张华副教授团队进一步发展了SHINERS-SACs卫星结构，首次实现了SHINERS对SACs的结构表征和对其催化反应过程的原位监测。

在SHINERS-SACs中，具有拉曼增强效应的Au纳米颗粒被超薄壳层TiO₂或Al₂O₃均匀包裹，形成壳层隔绝纳米颗粒（SHINs）。原子级分散的Pd被构筑于SHINs的氧化物壳层表面。SHINs之间极强的电磁场可以极大地增强拉曼信号，氧化物壳层不但可以作为载体稳定Pd SAs，而且隔绝了内核Au的干扰。

异氰基苯（PIC）探针分子中N≡C键的振动频率对金属催化剂的表面结构十分敏感。利用PIC在单原子Pd和纳米颗粒Pd上吸附行为不同，SHINERS实现了Pd从单原子到纳米粒子的成核过程的观测，并发现相比于Al₂O₃载体, Pd更容易以单原子形式分散在TiO₂表面。此外，还对Pd-SACs上硝基化合物加氢的反应过程和动力学进行了原位监测，从分子层面揭示了SACs的独特催化行为。

这项工作为SACs催化剂的结构表征和催化反应的原位监测提供了一个新的光谱工具。

原文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202100198

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