Bekämpfung von CO-Vergiftungen mit Katalysatoren aus Einzelatom-Legierungen

Platin-Katalysatoren werden in der chemischen Industrie und als Elektrokatalysatoren in Brennstoffzellen umfassend eingesetzt. Pt ist berüchtigt für seine Empfindlichkeit gegenüber Vergiftungen durch starke CO-Adsorption. Hier zeigen wir, dass die Strategie der Einzelatom-Legierung (SAA), die auf Pt angewendet wird, die Bindungsstärke von CO verringert und gleichzeitig die katalytische Leistung aufrechterhält. Durch die Verwendung von oberflächensensitiven Studien bestimmten wir die Bindungsstärke von CO zu verschiedenen Pt-Ensembles, und dies leitete die Herstellung von PtCu-Legierung-Nanopartikeln (NPs) an. Das atomare Verhältnis Pt:Cu = 1:125 ergab eine SAA, die hervorragende CO-Toleranz bei der H2-Aktivierung aufwies, dem entscheidenden elementaren Schritt für Hydrierung und Wasserstoff-Elektrooxidation. Als Prüfreaktion wurde die selektive Hydrierung von Acetylen zu Ethylen unter Flussbedingungen an den auf Aluminiumoxid unterstützten SAA-NPs ohne Aktivitätsverlust in Anwesenheit von CO durchgeführt. Die Fähigkeit, die Reaktivität in Anwesenheit von CO aufrechtzuerhalten, ist entscheidend für andere industrielle Reaktionssysteme, wie z.B. Kohlenwasserstoffoxidation, elektrochemische Methanoloxidation und Wasserstoffbrennstoffzellen.