負載型納米顆粒催化劑通常暴露不同種類的表面位點，辨別每種表面位點催化性能及其對催化劑活性的貢獻是多相催化基礎研究的挑戰性工作。

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中國科學技術大學化學與材料科學學院黃偉新教授獨立提出以結構均一氧化物納米晶為模型催化劑，在盡可能接近真實催化反應條件下研究工作催化劑的結構-性能關系和催化作用機制（Acc. Chem. Res. 49 (2016) 520）。

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在前期研究工作中，發展了基于暴露不同晶面Cu₂O納米晶模型催化劑的策略系統闡述了晶面對氧化物催化性能的影響（Angew. Chem. Int. Ed. 50 (2011) 12294；Angew. Chem. Int. Ed. 53 (2014) 4856；Nat. Commun. 8 (2017) 488）。

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中國科學技術大學化學與材料科學學院黃偉新教授與張文華副教授合作研究，在催化活性位點分辨的納米晶模型催化體系研究取得重要進展， 揭示了立方體Cu₂O納米晶催化CO氧化反應體系中尺寸依賴的納米晶面位和邊位對催化活性的貢獻。

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在本工作中，進一步發展了基于同一形貌、不同尺寸的立方體Cu₂O納米晶模型催化劑策略實現了納米晶面位和邊位分辨的氧化物催化作用研究。合成了尺寸均一、從~1029 nm到~34 nm的系列立方體Cu₂O納米晶，觀察到隨尺寸減小，邊位密度增加并表現出可觀察得到的吸附行為。

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在富氧條件的CO氧化反應中，立方體Cu₂O納米晶表面重構形成CuO薄膜，其催化反應宏觀動力學，包括表觀活化能、對CO/O2的反應級數和表觀指前因子，表現出顯著的尺寸依賴性，給出明確的實驗證據表明對催化活性起主要貢獻的表面位點從大尺寸立方體Cu₂O納米晶的面位轉變為小尺寸立方體Cu₂O納米晶的邊位（下圖）。

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張文華副教授的合作理論計算結果支持了模型催化劑面位和邊位不同的本征催化活性和催化反應機理，并且基于理論計算催化反應機理推導的宏觀動力學與實驗測定的宏觀動力學相一致。

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該研究結果揭示了納米顆粒不同表面位點的本征催化活性和表面位點密度共同決定了其對催化劑催化活性的貢獻，對于理解復雜催化反應體系具有重要指導意義。

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該論文通訊作者是黃偉新教授，第一作者是化學物理系已畢業博士生張振華。

Zhang Z, Wu H, Yu Z, et al. Site‐resolved Cu₂O catalysis in CO oxidation[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2019.