ACS Catalysis：缺口多金属氧酸盐法制备原子分散的Ru催化剂用于生物质转化

Nanoyu

2021-02-13

单原子催化剂（SACs）合成方法的发展对于研究SACs的特异性具有重要意义。

近日，清华大学王定胜教授报道了一种利用缺口多金属氧酸盐(N-POM)固定Ru原子的方法，以防止Ru在热解过程中聚集，成功获得了原子分散在碳−氮上均匀分布的WO_x团簇上的Ru单原子催化剂（Ru₁@WO_x/CN）。

文章要点

1）研究人员首先制备了含Ru离子的缺口多金属氧酸盐（Ru/N-POM），然后，将制得的Ru/N-POM加入包覆在SiO₂表面的预合成阴离子聚合物悬浮液中进行阴离子交换。将收集的粉末在流动的氩气下热解，通过氟化氢铵腐蚀以去除SiO₂模板，获得了Ru₁@WO_x/CN。在热解过程中，Ru原子被N-POMs捕获，防止其团聚。

2）所合成的Ru₁@WO_x/CN催化剂在无溶剂条件下对乙酰丙酸加氢合成γ-戊内酯表现出优异的催化活性（转化率大于99%，选择性约为100%）。与负载Ru的碳−氮（Ru₁/CN）和负载Ru的WO₃纳米片（Ru₁/WO₃）催化剂相比，Ru₁@WO_x/CN催化剂具有更优异的催化活性。Ru₁@WO_x/CN（TOF_2h=1060 h^-1）的周转频率分别是Ru₁/CN和Ru₁/WO₃催化剂的6倍和7倍。

3）实验分析和密度泛函理论（DFT）计算结果显示，Ru活性位点通过次载体WO_x簇和CN底物对电子结构的调节以及酸化Wo_x在对4-羟基戊酸中间体脱氢反应的催化作用都与Ru₁@WO_x/CN催化活性的提高有关。

参考文献

Yunhu Han, et al, Notched-Polyoxometalate Strategy to Fabricate Atomically Dispersed Ru Catalysts for Biomass Conversion, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.0c0400

https://dx.doi.org/10.1021/acscatal.0c04006