中國科學院蘭州化學物理研究所功能性低碳分子研究獲新進展
時間：2023-10-13 來源：中國科學報
功能性低碳硅烷分子是合成農藥、藥物和其他精細化學品的關鍵中間體，其合成研究已成為催化領域的重要內容。雙原子催化劑（DACs）具有明確的活性中心，相鄰活性位點的互補功能和協同作用可調控電子結構、優化反應中間體在活性位點上的吸附能，是研究功能性低碳硅烷分子合成的理想模型。
近日，中國科學院蘭州化學物理研究所羰基合成與選擇氧化國家重點實驗室發展出一種具有明確結構的Cu-Co雙原子催化劑（CuCo-DAC），研究人員通過將催化劑結構從單原子轉變為雙原子，調控了水活化反應路徑，實現了功能性低碳硅醇分子的綠色合成。相關論文發表于《Angewandte Chemie International Edition》。
該催化體系活性位點結構明確、穩定性高，具有優異的催化活性和底物適用性，為功能性低碳硅烷分子的綠色合成研究提供了新的思路。
一系列催化劑結構表征確定了Cu-Co雙原子催化劑中存在金屬-N配位和Cu-Co配位。同時，研究人員進一步驗證了雙原子是以CuCoN6(OH)為基本結構單元錨定在氮摻雜碳材料上，其中羥基官能團與原子Co鍵合。
進一步DFT計算表明，CuCo-DAC體系和Cu/Co-SAC體系經歷了不同的反應機制。在CuCo-DAC體系中水分子解離成具有低活化勢壘的H*和OH*物種，水的活化是反應決速步。而Cu/Co-SAC體系中水分子作為親核試劑直接參與反應，氫氣生成是反應決速步。
相關論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202313343
CuCo-DAC催化劑結構表征結果。蘭州化物所供圖。
