JACS：杯[4]芳烃官能化钛氧化合物用于感知单金属位点和多金属位点之间催化反应性的差异

Nanoyu

2023-07-13

虽然单金属位点和多金属位点之间催化反应活性的差异通常不仅仅归因于活性位点的数量，但仍然很少有催化剂模型系统被开发来探索更多潜在的因果因素。

在这项工作中，广东工业大学Jun He，华南师范大学兰亚乾教授精心设计并构建了三种稳定的杯[4]芳烃（C4A）官能化钛氧化合物Ti-C4A、Ti₄-C4A和Ti₁₆-C4A，它们具有明确的晶体结构、增加的核性和可调性。光吸收能力和能量水平。

文章要点

1）Ti-C4A和Ti₁₆-C4A可以作为模型催化剂来比较单金属位点和多金属位点之间的反应活性差异。以CO₂光还原为基本催化反应，两种化合物都能以高选择性（接近100%）实现CO₂到HCOO−的转化。此外，多金属Ti₁₆-C4A的催化活性高达2265.5 μmol g⁻¹ h⁻¹ ，比单金属Ti-C4A（180.0 μmol g⁻¹ h⁻¹ ）高至少12倍，是迄今为止已知性能最佳的基于晶簇的光催化剂。

2）催化表征结合密度泛函理论计算表明，Ti₁₆-C4A除了具有更多金属活性位点（用于吸附和活化更多CO₂分子）的优势外，还可以通过完成以下反应，有效降低CO₂还原反应所需的活化能。

3）通过协同金属-配体催化，快速进行多重电子-质子转移过程，从而表现出优于单金属Ti-C4A的催化性能。这项工作提供了一个晶体催化剂模型系统，以探索单金属位点和多金属位点之间催化反应活性差异的潜在因素。

参考文献

Ning Li, et al, Calix[4]arene-Functionalized Titanium-Oxo Compounds for Perceiving Differences in Catalytic Reactivity Between Mono- and Multimetallic Sites, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c04480

https://doi.org/10.1021/jacs.3c04480