​北化工ACS Catalysis：用于乙炔选择性加氢的PdAg催化剂的设计

Pd基催化剂广泛用于选择性加氢反应，其中表面结构被发现是提高目标产物收率的关键因素。然而，对合理设计Pd基催化剂表面结构及其催化性能的预测模型的研究很少。

基于此，北京化工大学程道建教授（通讯作者）等人以PdAg双金属催化乙炔选择性加氢为探针反应，结合密度泛函理论计算和微动力学模型，基于结构描述符揭示了PdAg双金属的结构-性能关系，定性地反映了配体效应和应力效应对反应物吸附的影响。

首先建立了具有3种原子排列的PdAg双金属催化剂板坯模型，分为Ag修饰Pd宿主（Ag_x@Pd，x = 1-8），Pd修饰Ag宿主（Pd_y@Ag，y = 1-8）和PdAg合金（Ag/Pd = 1/3，1/1和3/1）。每个双金属表面的形成能都低于纯Pd的形成能，因此所有双金属表面都是稳定的。

随着C₂H₂和H的共吸附，大部分Ag_x@Pd和Pd_y@Ag的偏析能为正值，意味着大多数体系很可能发生偏析并形成混合的PdAg表面。然而对于PdAg合金，偏析能均为负值，表明原始结构的抗偏析稳定性。

基于最稳定的PdAg表面构型，研究了C₂H₂选择性氢化路径。大多数模型中生成CHCH₃的能垒高于C₂H₄，而生成C₂H₄的速率决定步骤是C₂H₂的第一个加氢步骤。对于PdAg合金，Pd₁Ag₃在C₂H₂加氢第一步中的能垒最低（0.12 eV）。

随着Ag_x@Pd和Pd_y@Ag中Ag和Pd的增加，C₂H₄产率呈现先上升后下降的趋势。PdAg合金也表现出相同的火山形趋势，其中Pd₁Ag₃在这种原子排列中具有最高的乙烯产率。

Rational Design of PdAg Catalysts for Acetylene Selective Hydrogenation via Structural Descriptor-based Screening Strategy. ACS Catal., 2022, DOI: 10.1021/acscatal.2c05498.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c04918.