应变工程是提高非均相催化剂固有催化性能的一种有吸引力的策略。将短程原子尺度上的应变操纵到催化位点的局部结构仍然具有挑战性。

近日，清华大学李亚栋院士，Liang Zhang，北京理工大学陈文星教授采用水热法将痕量钠阳离子嵌入V₂O₅晶格间隙中，在原子尺度上具有小域应变（原子应变Na⁺-V₂O₅）。

文章要点

1）在可见光照射下苯甲醇的选择性氧化中，制备的原子应变Na⁺-V₂O₅的光氧化性能分别比原始V₂O₅和VO₂高约12倍和14倍。

2）X射线吸收光谱(XAS)分析和密度泛函理论(DFT)计算表明，作为电子供体的钠阳离子的存在影响了V2O5的电子结构和原子应变。拉伸的V−O键削弱了V−O 3d-2p杂交并降低了V−O共价性。同时，V的价态随着稳定的Na-O-V局部结构的形成而降低，这是由非破坏性插入的微量钠实现的。DFT计算表明，由固有原子应变引起的表面结构变形导致更多的键合态占据，从而增强了V−O₂相互作用并显着提高了Na⁺-V₂O₅的活性。

这项工作提出了一种创造性的策略来设计高效稳定的光氧化催化剂。

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Xinyuan Li, et al, Atomically Strained Metal Sites for Highly Efficient and Selective Photooxidation, Nano Lett., 2023

DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c00256

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c00256