开发出新型单原子分散配位不饱和铜催化剂

 
中科院青岛能源所：  
开拓出新型单原子分手配位不饱和铜催化剂  
 

近10年，储量富厚、生物兼容性好、情况友好的非贵金属氮掺杂碳质料在能量存储转化和催化规模受到了遍及存眷，被视为潜在的贵金属替代质料。

今朝普遍利用的高温热解计策不行制止地导致所制备的M-N-C质料中布局异质性，如原子分手的M-Nx物种和含金属纳米颗粒。这不只低落了金属原子的操作率，也增加了对催化活性位点研究的难度。为了得到单一活性物相构成的M-N-C，酸洗、化学刻蚀等后处理惩罚要领常被用来撤除体相中的金属纳米颗粒，使得整个合成巨大化、对情况不友好、且容易造成M-Nx位点布局的粉碎。

克日，中科院青岛生物能源与进程研究所研究员杨勇教育的低碳催化转化研究组开拓出一条轻便、经济、高效的高温热解制备要领，以便宜且情况友好的水热碳和储量富厚的Cu(NO3)2为原料，在氮气空气下高温热解即可制得高度单原子分手、以配位不饱和Cu-N2为活性中心的铜催化剂。该催化剂具有高比外貌积、多级孔布局，N和Cu的负载量别离可达5.44和1.28wt%。

据先容，该催化剂乐成实现了以氛围为氧化剂、无碱无配体条件下高效催化结尾炔烃的 Glaser-Hay 氧化偶联回响从而合成重要医药、质料中间体(非)对称1,3-二炔化合物。重要的是，该催化剂可以实现差异结尾炔烃间任意组合高效高选择性地合成(非)对称芳基-芳基、芳基-烷基、和烷基-烷基1,3-二炔类化合物，底物范畴宽，官能团耐受性强，催化剂布局和机能不变性好。

据相识，该催化剂的开拓极大改进了今朝非对称1,3-二炔化合物合成要领中存在的一方底物大量过量、催化活性低、底物范畴窄、选择性差等问题，被评价为该规模的一个重要打破。

除此之外，本研究还通过大量的节制尝试，并结公道论计较构建了催化剂与活性间的构效干系，展现了催化剂高活性和高选择性的原因。研究表白，低N配位的Cu-N2布局对结尾炔具有优先吸附浸染，并与碳载体上吡啶N位点“协同浸染”，促进结尾炔烃的去质子化并生成要害中间体Cuδ-acetylide，提高了回响的活性和选择性。

本研究事情不只为制备原子分手的M-N-C催化剂提供了一种新的合成要领，并且为合成(非)对称1,3-二炔化合物开发了一条绿色高效的合成路径。

相关研究成就已颁发在ACS Applied Materials & Interfaces。文章第一作者为青岛能源所硕士生任鹏，通讯作者为杨勇研究员。研究获得山东省重点研发打算和英国皇家学会“牛顿高级学者”基金的扶助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acsami.0c05100

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