氧化鋁負載的痕量金屬銠可有效活化Al2O3中的晶格氧直接參與化學反應，然而氧化鋁具有高的熱穩(wěn)定性和化學惰性，在溫和條件下，氧化鋁中的氧原子很難直接參與化學轉(zhuǎn)化。

　　為了認識痕量金屬銠活化惰性晶格氧參與化學反應的本質(zhì)，中國科學院化學研究所科研人員使用自行研制的團簇科學儀器，將單個Rh原子制備到氧化鋁團簇上，在室溫條件下測定了一系列Rh-Al-O團簇與CO和CH4等分子的反應活性。發(fā)現(xiàn)一個九原子團簇RhAl2O6+能連續(xù)氧化五個CO分子（圖1），該團簇是迄今為止能氧化CO分子數(shù)目最多的異核金屬氧化物團簇物種，研究結果發(fā)表于《自然-通訊》（Nat. Commun. 2016, 7, 11404）。

　　另外，RhAl3O4+團簇可活化轉(zhuǎn)化CH4分子產(chǎn)生CO和H2（圖2），該團簇也是首例將甲烷轉(zhuǎn)化為合成氣的異核金屬氧化物團簇物種，研究結果發(fā)表于《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 12854）。機理研究表明，在兩個反應中，Rh原子是關鍵的活性位點，它既捕獲反應物分子又儲存晶格氧（O2-）參與反應后釋放出的電子，反應前后，Rh原子的化合價從陽離子態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殛庪x子態(tài)。

　　該研究從分子水平上揭示了金屬銠活化氧物種轉(zhuǎn)化惰性小分子的本質(zhì)，工作得到了基金委和中科院等項目的資助。

圖1 九原子團簇RhAl2O6+可連續(xù)氧化五個CO分子

　　圖2 團簇離子RhAl3O4+可轉(zhuǎn)化CH4為H2和CO