Pd、Pt等貴金屬納米粒子由于其獨特的化學和物理性質，在許多化學催化反應中發揮著重要作用。對于Pd NPs，其能夠催化C₂H₂半加氫為C₂H₄，但是由于C₂H₄在鄰近Pd位點上的強吸附而導致反應物過渡氫化，生成不需要的乙烷。

迄今為止，提高Pd的原子效率和選擇性的主要策略有三種：

（1）用非貴金屬合金化Pd，但使Pd的d帶下移，導致對乙烯的吸附減弱，以提高選擇性，但以轉化為代價；

（2）在Pd上構建多孔金屬氧化物涂層，以消除體相Pd-氫化物的形成；

（3）將連續的Pd系綜稀釋到單原子區域的極限，以鈍化一些活性位點，從而抑制過加氫。在這三種策略中，單原子催化劑表現出最高的貴金屬原子利用效率。

盡管如此，開發具有高活性和高選擇性的低負載Pd單原子催化劑仍然是一個挑戰。

基于此，弗吉尼亞大學朱慧源、新加坡國立大學何遷和弗吉尼亞理工大學辛洪良等合成了具有可控原子層(4和7個原子層)的立方核/殼結構納米晶(Cu/B2 CuPd)。

B2 CuPd的有序金屬間化合物層具有高表面密度的活性Pd位點，這些活性Pd位點被Cu隔離在B2金屬間化合物基體中。

由于貴金屬組分只存在于表面的少數幾個原子層中，并且是單原子形式的，這種獨特的體系繼承了最大化原子效率和選擇性穩定關鍵反應吸附質的優點。同時，研究人員進一步研究了Cu/B2 CuPd在乙炔(C₂H₂)加氫反應中的催化性能。

具體而言，具有相對較低的Pd負載量的Cu/B2 CuPd(5.3 at.% Pd，表示為Cu/B2 CuPd-1)在90 °C，50 sccm的0.5% C₂H₂和3% H₂的Ar氣氛中，C₂H₂的轉化率為40%，C₂H₄的選擇性為99.2%。

此外，通過調節催化劑中Pd的比例可以調控催化劑的活性和選擇性：在1000 °C時，Pd載量為9.5 at.%的Cu/B2 CuPd-2催化劑的C₂H₄選擇性達到95.2%，C₂H₂的轉化率為100%。

以上結果表明，增加Pd負載量可以顯著提高Cu/B2 CuPd催化劑的活性，同時由于B2金屬間化合物CuPd殼層中Pd單位點的存在，其仍然可以保持較高的C₂H₄選擇性。總的來說，該項研究實現了Pd活性中心幾何結構和電子結構的同時調控以增強催化性能，為制備高貴金屬原子利用率的單原子催化劑提供了一種新的合成方法。

Atomic Layers of B2 CuPd on Cu Nanocubes as Catalysts for Selective Hydrogenation. Journal of the American Chemical Society, 2023. DOI: 10.1021/jacs.3c06514