微量Rh掺杂对Cu氧化过程的双向调控：从氧解离溢出到压力依赖的氧化抑制机制

来自国际研究团队的最新研究揭示了微量Rh（1%）掺杂对Cu催化剂氧化行为的双向调控机制。通过结合STM、XPS、UV-vis和DFT计算，发现Rh在低压下可提升O2 解离速率9倍并促进氧溢出，而在高压下反而抑制Cu深度氧化。该研究为调控Cu基催化剂（如CO2 电还原和甲醇合成体系）的氧化还原性能提供了关键理论依据。

　　

这项突破性研究像一位精妙的化学"调音师"，揭示了微量铑(Rh)原子如何通过"压力开关"双向调控铜(Cu)的氧化进程。在超高真空环境下，Rh单原子如同高效的分子剪刀，将O₂
解离能垒降低0.02电子伏特(eV)，使Cu(111)晶面的初始氧化速率飙升9倍。扫描隧道显微镜(STM)捕捉到氧原子像跳棋般从Rh位点"溢出"到邻近Cu区域的动态过程。

当环境压力升至工业反应条件(8×10²
Torr)，剧情却意外反转——X射线光电子能谱(XPS)和紫外可见光谱(UV-vis)显示，这些Rh原子转而扮演"抗氧化卫士"，阻止Cu深度氧化成CuO。密度泛函理论(DFT)计算揭晓谜底：Rh对O₂
前驱体的吸附能力比纯Cu强0.15 eV，这种"分子磁铁"效应在低压时促进活化，高压时却形成保护层。

研究团队在单晶和纳米颗粒(Cu NPs)体系均验证了该现象，为设计"智能"催化剂提供了新范式：在CO氧化反应中利用Rh的氧活化能力，而在CO₂
电还原中发挥其抗氧化特性。这种"一石二鸟"的设计策略，或将革新甲醇合成和清洁能源转化领域的技术路线。