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南京大學化學化工學院祝艷課題組使用原子精度的Au₂₄和Au₂₅團簇作為精準模型催化劑催化CO₂加氫反應。發現團簇內部的中心空位可以調控團簇結構的柔韌度，抑制了團簇在催化反應過程中聚集長大，提高了催化穩定性。Au₂₄和Au₂₅在反應過程中會發生結構的變化（重構），沒有空心結構的Au₂₅在重構過程中會聚集長大成為納米顆粒（納米晶）進而失去催化活性，Au₂₄在重構過程中一直保留著空心結構，而且空心結構的大小和位置在反應過程中是動態變化的，這使得Au₂₄在催化反應過程中結構變得柔韌和靈活，抵制了催化劑的聚集長大，延緩了催化劑的失活，加強了催化的活性和穩定性。并且，提出了在空心結構的Au₂₄團簇上CO₂加氫反應的一個新路徑，即第一步CO₂在Au₂₄上發生逆水煤氣變化得到Au-CHO中間體，第二步相鄰的2個Au-CHO偶合得到主產物CH₃-O-CH₃。此反應路徑和傳統的二甲醚生成的路徑是完全不同的（后者是通過CO₂加氫得到甲醇然后甲醇脫水得到二甲醚）。此工作首次提出了催化劑內部的空心位點如何影響催化性能的新觀點，并為新催化反應歷程的發現提供了新的思路。

該工作以“Structural Relaxation Enabled by Internal Vacancy Available in a 24-atom Gold Cluster Reinforces Catalytic Reactivity”為題在線發表在Journal of the American Chemical Society (DOI:10.1021/jacs.9b07761)。南京大學博士生蔡瀟為本文第一作者，北京計算科學研究中心陳名揚博士負責其中的計算工作，上海應用物理研究所司銳研究員協助分析X-射線吸收譜，南京大學丁維平教授參與了討論。此研究得到國家自然科學基金，江蘇省和南京大學的經費資助。