​化材学院万颖教授团队在《Nature Communications》上发表最新研究成果

发布者:新闻中心发布时间:2022-05-27浏览次数:64


近日,我校化学与材料科学学院万颖教授团队在Nature子刊《Nature Communications》上发表论文 “Breaking scaling relationships in alkynol semi-hydrogenation by manipulating interstitial atoms in Pd with d-electron gain”,打破过渡金属表面能量线性关系,实现金属催化剂在炔醇半加氢反应中活性与选择性的同时提高。上海师范大学为第一署名单位,21级博士生杨阳、朱小娟博士、20级博士生王丽丽为论文共同第一作者,上海师范大学万颖教授、复旦大学李伟教授、上海交通大学刘晰研究员为论文共同通讯作者。



Pd催化剂被广泛应用于炔醇半加氢反应中,然而由于关键吸附物种之间的吸附能存在线性关系(scaling relationship),提高选择性往往以牺牲活性为代价,例如商业Lindlar催化剂在2-甲基-3-丁炔-2-醇(MBY)半加氢反应中,对2-甲基-3-丁烯-2-醇(MBE)选择性可达到91%,但转化频率仅为0.17 s-1,因此工业生产中Pd的用量很大。



本文利用逆向原子扩散合成策略,得到有序介孔碳负载Pd间隙固溶体催化剂。p区元素(B、P、C、S、N)占据Pd晶格间隙,与Pd原子之间通过sp-d杂化发生电荷转移,实现了Pd的d电荷密度的精细调控。原位红外光谱实验结合DFT理论计算表明,随着Pd的d电荷密度增加,目标产物烯醇的吸附构型转变,从而打破原有的能量线性关系,同时提高了炔醇半加氢反应的转化率和选择性。具有最高d电荷密度的B和C共修饰Pd(B,C)间隙固溶体催化剂的转化频率高达2.84 s-1,是商业Lindlar催化剂的17;在MBY转化率接近100%时,MBE选择性仍可保持为约95%。

该研究工作得到了国家自然科学基金委、上海市教委、上海市科委的资金支持。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-022-30540-z


(供稿、图片:化学与材料科学学院)