标题：Surface oxygen vacancies promotedPt redispersion to singleatom for enhanced photocatalytic hydrogen evolution通讯作者：Shuang-Quan Zang，Xingang Li
单原子催化剂由于其独特的催化作用而具有非均相催化性能及合理利用金属资源（最大的原子利用效率）正在成为新兴的前沿技术。原子催化剂的位点和配位环境显示高活性和特定的选择性对于一些特定反应，例如CO氧化，各种氢化反应，CO2还原和其他电化学反应。尽管单原子催化剂具有以上这些优点，但是由于它的表面能大，容易聚集，因此，使得制造单原子催化剂并保持金属种类的高分散性在合成和催化过程中具有挑战性。在这里，此课题组开发了一种方法，通过重分散在TiO2纳米带上的Pt，来制备Pt单原子催化剂。在高温度（700°C）还原气氛中，氢气溢出效应可引起大量的表面氧空位在TiO2纳米带上，这可以促进Pt纳米粒子变成稳定的单原子，孤立的Pt原子被表面氧空位牢固地限制在TiO2的内表面。由于Pt原子的高度分散使得它的光催化水分解性能非常优异。要点一：通过利用高温（700°C）下的氢气溢出效应证明了原位形成TiO2纳米带上的表面氧空位可以促进Pt纳米粒子重新分散为稳定的单原子。这分散的Pt原子被TiO2内表面的氧空位牢固地限制着。密度功能理论（DFT）计算进一步证明了Pt原子很可能受氧空位的限制而形成单原子位点。要点二：最后制得的催化剂保持了优异的光催化水分解性能，在模拟太阳光照射下，氢气析出速率为38.33mmol mgPt-1 h-1，约为带有Pt纳米粒子的TiO2纳米带的59.9倍。
图1：通过重分散Pt纳米粒子合成Pt单原子催化剂的过程示意图
图2：（a）Pt-NPs/TiO2，（b）Pt-NCs/TiO2和（c）Pt-SAs/TiO2的TEM图像。（d）Pt-NPs/TiO2，（e）Pt-NCs/TiO2和（f）Pt-SAs/TiO2的AC HAADF-STEM图像
图3：Pt-NPs/TiO2，Pt-NCs/TiO2和Pt-SAs/TiO2的XRD图谱
图4：（a）催化剂的Pt L3边缘的的XANES，Pt箔和PtO2用作标准样本。（b）从k3加权EXAFS日期获得的PtL3边缘的RSFs
图5：催化剂的（a）Ti 2p和（b）O 1s的XPS光谱。（c）催化剂的Ti L2,3-边缘的EELS光谱。（d）在温度100 K下催化剂的EPR谱
图6：（a）Pt原子的势能曲线从2cO-2cO扩散桥接点到氧气空缺位点。（b）第二Pt原子分散的势能分布从Pt二聚体扩散到氧空位。
图7：（a）在模拟太阳光（AM 1.5G）照射下催化剂光催化制氢的测量。（b）计算催化剂的氢的释放速率。（c）催化剂使用320 nm的激发波长的光致发光光谱。（d）计算的Pt-SAs/TiO2（红线）和Pt（111）表面（蓝色）析氢的自由能。插图是PtSAs /TiO2和Pt（111）表面的氢吸附位点和构型。灰色，蓝色，红色和黄色分别代表Ti，Pt，O和H。
Surfaceoxygen vacancies promoted Pt redispersion to singleatom for enhancedphotocatalytic hydrogen evolution，Jinmeng Cai, Ang Cao, Zhenbin Wang, Siyu Lu, Zheng Jiang, Xi-Yan Dong, Xingang Li and Shuang-Quan Zang，2021. https://doi.org/10.1039/D1TA01400E
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