把氢原子在催化剂表面流动的影像给拍下来是件难事，主要是因为这过程太微小，连传统的显微镜都看不到。 苏黎世联邦理工学院这次和国内的团队合作，借助一种叫TERS的特殊技术，终于在《自然·催化》杂志上放出了一张高清图，把氢原子在Pd/Au双金属催化剂表面的运动给捕捉到了。 研究者把TERS探针的结构设计成带金属壳的针尖，既能当工具去抓微弱的信号，又能不让它吸附氢气干扰结果。他们用这个针尖伸进反应体系里，盯着一个叫巯基氯硝基苯的分子在氢气中发生的变化。 让人意外的是，反应不仅仅在Pd原子簇上发生，离这个簇大约20纳米远的Au表面也有明显的活动。这说明氢气分子在界面处先被解离成原子，然后这些原子可以跑到Au表面继续干活。这一发现打破了以前认为只有单一活性位点的看法。 理论计算也验证了这一点。计算发现，界面处的氢原子转移能垒比单独在Au或Pd表面低0.4电子伏特左右。这就解释了为什么产物选择性会先升高后降低——反应时间短的话，Au位点来不及发挥作用；时间太长又容易产生副产物。 这项研究不仅展示了TERS技术的厉害之处，还给设计双金属催化剂提供了新的思路。以后通过调整合金的成分和界面的距离，就能“指挥”氢溢流的方向和速度。随着技术的发展，未来催化剂的研发可能不再是靠瞎碰运气，而是通过计算、设计、成像和优化这一套流程来完成。