氫溢出是指游離氫原子從活性金屬位點(diǎn)向相對惰性催化劑載體的表面遷移，在涉及氫的催化過程中起著至關(guān)重要的作用。然而，對氫原子如何從活性位點(diǎn)溢出到催化劑載體上的全面理解仍然缺乏。 基于此，福州大學(xué)林森教授等人報(bào)道了利用基于DFT的機(jī)器學(xué)習(xí)加速分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算，研究了Pt/Cu(111)單原子合金表面上H溢出過程的原子尺度視角。當(dāng)撞擊H2在活性Pt位點(diǎn)解離時(shí)，由于附著在Pt原子上的解離氫原子，Pt原子經(jīng)歷失活。H2和粘附的H原子之間的碰撞促進(jìn)了H在宿主Cu上的溢出，導(dǎo)致Pt原子的再活化，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的H溢出過程。

氫解離和隨后的氫，從摻雜活性位點(diǎn)溢出到惰性宿主通常是氫化反應(yīng)的速率決定步驟。通過DFT計(jì)算，作者確定了不同數(shù)量H原子在Pt位點(diǎn)上的吸附構(gòu)型。對每種構(gòu)型的幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化，并計(jì)算了每個(gè)氫原子對應(yīng)的吸附能。 單個(gè)H原子最穩(wěn)定的吸附構(gòu)型位于Pt的頂部位置，吸附能為-0.303 eV。單個(gè)H原子在fcc和hcp位點(diǎn)表現(xiàn)出相似的結(jié)合強(qiáng)度。當(dāng)兩個(gè)H原子吸附在Pt位點(diǎn)時(shí)，2H吸附的Pt/Cu(111)構(gòu)型具有相似的吸附能，相差在30 meV以內(nèi)。

在三個(gè)H原子吸附在Pt位點(diǎn)的情況下，作者觀察到兩種不同的吸附構(gòu)型：3H-hcp和3H-fcc，其中所有的氫原子分別只吸附在hcp和fcc位點(diǎn)上。當(dāng)吸附的氫原子數(shù)增加到4個(gè)時(shí)，最穩(wěn)定的4H-bridge&hcp&fcc構(gòu)型的吸附能相對較低，為-0.153 eV，其中兩個(gè)氫原子吸附在橋位上，另外兩個(gè)氫原子吸附在hcp和fcc位點(diǎn)上，Pt原子從表面脫離，高度為1.02 ?。4H-top&hcp和4H-top&fcc構(gòu)型穩(wěn)定性較差，吸附能分別為-0.098 eV和-0.119 eV。

Sustained Hydrogen Spillover on Pt/Cu(111) Single-Atom Alloy: Dynamic Insights into Gas-Induced Chemical Processes. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202312796.