近日，中國科學(xue)院大連化(hua)學(xue)物理研(yan)究(jiu)所研(yan)究(jiu)員(yuan)李勇、研(yan)究(jiu)員(yuan)申(shen)文杰(jie)等(deng)與188bet足球李微雪教授(shou)(shou)、德(de)國卡爾魯(lu)斯厄理工學(xue)院汪躍民(min)教授(shou)(shou)等(deng)合作，在調(diao)控金屬催化(hua)劑活性(xing)位(wei)原子結構(gou)方面取(qu)得新(xin)進展，構(gou)建了Pt-Fe-Pt三聚體(ti)原子結構(gou)以此實現巴(ba)豆醛高(gao)選擇性(xing)加氫。相(xiang)關成果發表在《化(hua)學(xue)》上。
Pt-Fe-Pt三聚體(ti)原(yuan)子結構。大連化(hua)物(wu)所(suo)供圖
雙金屬(shu)(shu)合(he)金催(cui)化(hua)(hua)劑是(shi)選(xuan)擇(ze)加氫(qing)反應的(de)(de)重要催(cui)化(hua)(hua)劑之一，其(qi)中(zhong)，金屬(shu)(shu)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)位的(de)(de)電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)幾(ji)何結構密切(qie)影響(xiang)著加氫(qing)反應的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)活(huo)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)選(xuan)擇(ze)性(xing)(xing)(xing)。小(xiao)尺度金屬(shu)(shu)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)簇和(he)(he)單(dan)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)合(he)金雖然可以(yi)提高貴金屬(shu)(shu)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)表面分(fen)散(san)度和(he)(he)利用率，但由此(ci)引起的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)位電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)結構的(de)(de)改變，影響(xiang)了本征催(cui)化(hua)(hua)活(huo)性(xing)(xing)(xing)或者目標產物選(xuan)擇(ze)性(xing)(xing)(xing)。將貴金屬(shu)(shu)和(he)(he)賤金屬(shu)(shu)在原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)層(ceng)次組裝為多(duo)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)結構的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)位，使(shi)其(qi)電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)和(he)(he)幾(ji)何結構與反應物吸(xi)附活(huo)化(hua)(hua)模(mo)式相(xiang)匹配(pei)，可以(yi)實現特定官能團的(de)(de)選(xuan)擇(ze)加氫(qing)，但實驗上很難精確調(diao)控(kong)兩類(lei)金屬(shu)(shu)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)空(kong)間距(ju)離(li)和(he)(he)電子(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)(zi)結構。
本工作(zuo)中，合(he)作(zuo)團(tuan)隊(dui)在(zai)(zai)金屬鐵(tie)粒(li)子(zi)表面(mian)構(gou)建了(le)Pt-Fe-Pt活性(xing)位(wei)(wei)，實現了(le)C=O鍵(jian)的(de)高效活化(hua)和選(xuan)擇加(jia)(jia)氫(qing)。科研人員首先(xian)制(zhi)備了(le)Pt-Fe2O3粒(li)子(zi)對(dui)，并高度隔(ge)離地(di)分散在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)硅載體表面(mian)。隨后，利用(yong)氫(qing)氣還原(yuan)(yuan)其中的(de)Fe2O3粒(li)子(zi)，在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)鐵(tie)轉變為(wei)金屬鐵(tie)的(de)過程(cheng)中，Pt粒(li)子(zi)被(bei)分散為(wei)高度隔(ge)離的(de)原(yuan)(yuan)子(zi)，以Pt-Fe-Pt的(de)形式分布在(zai)(zai)金屬鐵(tie)粒(li)子(zi)表面(mian)。合(he)作(zuo)團(tuan)隊(dui)利用(yong)原(yuan)(yuan)位(wei)(wei)電鏡和譜學表征(zheng)以及(ji)理論計算分析了(le)活性(xing)位(wei)(wei)組裝過程(cheng)和配位(wei)(wei)環境。巴豆(dou)醛加(jia)(jia)氫(qing)反應測(ce)試表明，該Pt/Fe催化(hua)劑(ji)不僅表現出(chu)優異的(de)C=O加(jia)(jia)氫(qing)選(xuan)擇性(xing)，而且反應速率也提升了(le)35倍(bei)，突破(po)了(le)傳統加(jia)(jia)氫(qing)反應中活性(xing)-選(xuan)擇性(xing)的(de)蹺蹺板問(wen)題。
該工作從(cong)原子尺度定(ding)量(liang)描述了Pt-Fe-Pt的催化反(fan)應機(ji)制，深化了對金(jin)屬催化劑(ji)活性位原子結構調控(kong)的科學認(ren)知。
作者(zhe)：孫丹寧 來源(yuan)：《中國科學報》2025/1/16
原文鏈接：研究實現巴豆醛高選擇性加氫—論文—科學網