郭少军&黄勃龙Nano Letters：原子分散的Cu催化剂用于高效的化学选择性加氢反应

Nanoyu

2021-12-10

铜（Cu）基纳米催化剂对选择性加氢反应具有较高的选择性，但其催化机理尚不清楚。

近日，西安建筑科技大学姚尧教授，北京大学郭少军教授，香港理工大学黄勃龙教授报道了一种新的克级合成策略，以实现Cu单原子位点锚定到石墨碳氮化物的金属环（Cu₁/CN）中，并阐明了用于加氢反应的催化机理。

文章要点

1）研究人员首先通过三羟甲基三聚氰胺与甲醛缩合而成三羟甲基三聚氰胺，然后由Cu²⁺与三羟甲基三聚氰胺回流得到Cu基配合物。最后，在550 ℃下热聚合4 h得到克级Cu₁/CN催化剂。在其他合成参数不变的情况下，通过改变Cu(NO₃)₂的加入量，可以很容易地控制Cu_n物种的大小。当低于78.4 mg时，Cu原子分散在CN中。

2）合成的Cu₁/CN催化剂对4-硝基苯乙烯的选择性加氢表现出前所未有的选择性(100%)、高活性(TOF=2.9×10³ h⁻¹)和优异的稳定性。

3）研究发现，三羟甲基三聚氰胺中羟甲基的存在有利于Cu原子在CN中的原子分散。X射线吸收精细结构测试表明，Cu₁/CN的Cu原子主要以四配位结构(Cu−N₄)在CN的蜜环上配位。此外，密度泛函理论（DFT）计算证实，高活性和高选择性来源于锚定的Cu中心，为高效加氢反应创造了最佳的化学环境。

参考文献

Hu Liu, et al, Atomically Dispersed Cu Catalyst for Efficient Chemoselective Hydrogenation Reaction, Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03381

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03381