[发明专利]一种二氧化铈负载铂单原子催化剂及其结构设计方法

权利要求书

1.一种二氧化铈负载铂单原子催化剂，其特征在于：在氧空位缺陷修饰的二氧化铈表面铈替位负载铂单原子，该催化剂的原子结构具有以下特征：(1)CeO₂表面为111取向；(2)Pt₁单原子负载位置为CeO₂表面的Ce替代位；(3)在CeO₂表面引入氧空位以提高催化剂的抗CO毒化能力。

2.根据权利要求1所述的二氧化铈负载铂单原子催化剂的结构设计方法，包括以下步骤：

(1)建立不同晶面取向的CeO₂表面模型；

(2)比较Pt₁单原子在不同取向的CeO₂表面上不同负载位置的稳定程度；

(3)通过CeO₂表面引入氧空位缺陷，对Pt₁单原子稳定性进行调控；

(4)计算并比较以上Pt₁@CeO₂体系对于CO吸附作用的强弱情况。

3.根据权利要求1所述的二氧化铈负载铂单原子催化剂的结构设计方法，其特征在于：采用Materials Studio或VESTA建模软件，构建不同取向的CeO₂表面模型，包括(111)、(110)和(100)表面。

4.根据权利要求1所述的二氧化铈负载铂单原子催化剂的结构设计方法，其特征在于：采用第一性原理计算专业软件VASP，计算Pt₁单原子在CeO₂表面不同位置的形成能，比较Pt形成能的高低。

5.根据权利要求4所述的二氧化铈负载铂单原子催化剂的结构设计方法，其特征在于：所述的CeO₂表面不同位置包括Ce原子替代位、O原子桥位、O原子三重空位和O原子顶位。

6.根据权利要求1所述的二氧化铈负载铂单原子催化剂的结构设计方法，其特征在于：在不同取向的CeO₂表面体系中引入不同位置、不同浓度的氧空位，对Pt的配位环境与价态进行调节，采用第一性原理方法计算Pt形成能的变化情况。

7.根据权利要求6所述的二氧化铈负载铂单原子催化剂的结构设计方法，其特征在于：所述不同位置包括最顶层氧空位、次表面氧空位和最近邻氧空位；配位环境包括Pt-6O的d⁶电子构型和Pt-4O的d⁸电子构型。

8.根据权利要求7所述的二氧化铈负载铂单原子催化剂的结构设计方法，其特征在于：氧空位引入后，Pt₁的配位环境为与4个O原子成键形成平面结构，Pt₁的价态为+2价。

9.根据权利要求1所述的二氧化铈负载铂单原子催化剂的结构设计方法，其特征在于：计算不同结构的Pt₁@CeO₂体系的CO吸附能，以CO吸附能作为抗CO毒化性能的判断标准。

10.根据权利要求9所述的二氧化铈负载铂单原子催化剂的结构设计方法，其特征在于：计算并比较CO在Pt上的吸附能，优选出CO吸附能大于零的Pt₁@CeO₂结构。