Small: 聚苯乙烯微球模板制备单原子Pd/CeO2合成和温和条件Suzuki偶联

纳米技术

2020-10-07

单原子催化剂为用于有机催化的均相/异相催化之间构建了桥梁，但是开发高反应性、高稳定性的单原子催化剂仍然有较大挑战。有鉴于此，中国科学技术大学熊宇杰、浙江理工大学Benxia Li、陕西师范大学江瑞斌等报道了一种异相催化剂，通过模板辅助热解合成方法在三维规则大孔CeO₂中构建单原子结构，得到了高比表面积CeO₂上担载大量Pd原子的催化剂，引入Pd原子的同时生成界面氧空穴、同时抑制CeO₂基底的晶粒生长。得到的Pd-SAs/3DOM-CeO₂催化剂在Suzuki偶联反应中展示了非常高的催化活性，在温和条件中对大量底物分子都有兼容性。

本文为构建Pd单原子结构催化剂提供了高效方法，同时为开发基于强金属-基底相互作用的催化剂提供经验和支持。

本文要点：

（1）

将聚苯乙烯微球作为模板形成胶体晶体，随后通过原位热解过程合成Pd单原子和CeO₂基底，实现了较高的表面积和达到1.76 %高Pd担载量。计算化学结果显示，Pd和CeO₂之间的相互作用导致转金属、还原消除过程中的能垒发生明显降低，因此交叉偶联反应的活化能降低，反应更容易进行。通过较强的Pd-O-Ce键，Pd/CeO₂材料得以很好的稳定。该材料能够在空气气氛中以较高的转化率进行Suzuki偶联反应，对比Pd(PPh₃)₄催化剂在空气气氛中基本上无法进行有效的转化反应。

参考文献

Xueqin Tao, Ran Long, Di Wu, Yangguang Hu, Ganhua Qiu, Zeming Qi, Benxia Li*, Ruibin Jiang*, Yujie Xiong*

Anchoring Positively Charged Pd Single Atoms in Ordered Porous Ceria to Boost Catalytic Activity and Stability in Suzuki Coupling Reactions, Small 2020

DOI: 10.1002/smll.202001782

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202001782