近日，昆明理工大学宁平、李凯、王飞团队与加州大学河滨分校刘福东团队合作，在国际权威期刊Angewandte Chemie International Edition上发表题为“Site-Occupation and Electron Donation by Potassium Enable Stable Metallic Silver Nanoparticles for Robust CO Oxidation”的研究论文。

CO是剧毒气体，在钢铁烧结烟气中浓度可高达1%，热催化氧化是最节能高效的CO控制途径。Pt、Pd等贵金属催化剂虽性能优异，却受制于成本高昂、易受SO₂中毒，以及CO吸附过强抑制O₂活化等问题。Ag基催化剂价格低、活性好，是极具吸引力的替代品，但其稳定性差，尤其在含H₂O与SO₂的复杂气氛中难以维持性能。已有研究表明，金属态Ag0纳米颗粒的CO氧化活性优于Ag₂O或单原子Ag，然而低负载下Ag倾向原子级分散，如何构筑并稳定Ag0颗粒一直是领域难点。针对上述问题，该研究提出钾作为Ag/Al₂O₃催化剂的结构与电子双功能助剂，系统揭示了K调控Ag物种结构演化的机制。研究发现，K优先占据Al₂O₃表面原本用于锚定Ag的羟基位点。原位DRIFTS和DFT计算表明，K在羟基化Al₂O₃表面的吸附能为-3.59 eV，而Ag仅为-2.54 eV，说明K具有更强的羟基锚定能力，因此会竞争性占据Ag的锚定位点，驱动Ag迁移聚集，形成尺寸适宜的金属态Ag纳米颗粒。与此同时，K向Ag纳米颗粒持续提供电子，增强Ag-K界面相互作用。AIMD模拟显示，有K体系中Ag总电荷增加0.29 |e|，界面Ag的电荷从-0.17 |e|增至−0.41 |e|，关键Ag位点的Fukui函数从0.058降至0.046，显著降低了Ag对Lewis酸侵蚀和氧化的敏感性。这种局域还原环境在氧化反应条件下抑制了Ag物种的迁移与再分散，从而将金属态Ag稳定下来。

该工作揭示了碱金属促进作用的双重本质，为多相催化中稳定活性金属纳米颗粒提供了通用策略。对于工业烟气CO治理而言，这意味着Ag基催化剂有望在含硫含水的复杂气氛中替代部分贵金属催化剂，降低治理成本。

团队李凯教授、宁平教授、王飞教授，以及加州大学河滨分校刘福东教授，为论文的共同通讯作者；博士研究生梁一菲为论文的第一作者；昆明理工大学为论文的第一通讯单位。该研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、云南基础研究专项、云南磷石膏资源化与生态化利用重点实验室以及云南国际联合研发中心等项目的资助，并获加州大学河滨分校启动基金支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.3592125