烧结是负载金属催化剂失活的主要问题，这是由降低整个催化体系的总表面能的力驱动的。本工作展示了一种双重限制策略，可以稳定2.6nm的Pt团簇，防止在CeO2纳米立方体修饰电纺CeO2纳米纤维（m-CeO2）上烧结。从热力学角度来看，在CeO2纳米立方体的帮助下，多晶CeO2纳米纤维的不规则表面变得光滑，在相对均匀的表面上相邻Pt团簇的化学电势差减小。从动力学角度来看，Pt团簇被物理限制在CeO2纳米立方体的每个面上。原位高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）观察表明，即使在高密度下，Pt团簇也能在800℃下保持稳定，这远远超过了它们的塔曼温度，没有观察到尺寸增长或迁移。这种耐烧结催化体系经500℃老化后对对硝基苯酚的氢化反应和在700℃以上的高温下促进烧结的放热氧化反应（如碳烟氧化）均具有增强的催化活性。总之，这项工作为探索耐烧结纳米催化剂提供了新的机遇，从热力学和动力学角度出发，对整个催化体系进行合理设计。
图1.A）制备改性CeO2（m-CeO2）纳米纤维的示意图。B）原始CeO2和C）制备的m-CeO2纳米纤维的透射电子显微镜（TEM）图像。D）CeO2纳米纤维上的代表性纳米立方体的HRTEM图像，以及E）高指数晶面CeO2纳米立方体的相应原子图。F）CeO2纳米立方体、CeO2纳米纤维和m-CeO2纳米纤维的拉曼光谱，以及G）氧离子含量的相应统计直方图。
图2.A-I）老化之前以及在空气中于500和600℃下老化2h后，Pt负载m-CeO2纳米纤维、裸露CeO2纳米纤维和独立CeO2纳米立方体的TEM图像。插图显示了Pt团簇（黄色）在不同载体上的分散。J）在不同温度下老化后，不同载体上Pt含量的残余百分比。
图3.在不同温度下老化后，Pt@m-CeO2的A）Pt4f、B）Ce3d和C）O1s高分辨率XPS光谱。D）在不同温度下老化的Pt@m-CeO2纳米纤维中的Ce3+和OV物种的含量。E）在CeO2上形成氧空位并在氧空位处锚定Pt的方案和球棍图。
图4.A）Pt@m-CeO2纳米纤维的原位HAADF-STEM图像。插图显示了一个CeO2立方体上Pt团簇的大小和位置。B,C）在不同热处理温度和持续时间下，平均粒径及其扩散距离的统计数据。插图显示了扩散距离。D）两种烧结途径的示意图：i）聚结和ii）奥斯特瓦尔德熟化。
图5.A）未经热处理的Pt@m-CeO2纳米纤维存在下对硝基苯酚转化为对氨基苯酚。B）在不同温度老化的Pt@m-CeO2纳米纤维催化加氢过程中对硝基苯酚浓度的归一化变化。C）由不同温度处理的催化剂催化对硝基苯酚加氢反应的动力学常数。D）对硝基苯酚催化加氢活性与文献报道的比较。插图为Pt@m-CeO2催化剂催化对硝基苯酚加氢反应的示意图。
图6.A）Pt@m-CeO2纳米纤维和Pt@CeO2纳米纤维的碳烟转化曲线。B）50%碳烟转化率下Pt@m-CeO2和Pt@CeO2催化剂的Ozawa曲线。C）碳烟氧化活性与最近报道的工作的比较。D）在900℃下完成碳烟氧化后Pt@m-CeO2纳米纤维的TEM图像。E）Pt@m-CeO2纳米纤维催化碳烟氧化的原理图。
