近日，我校化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院萬(wàn)穎教授團(tuán)隊(duì)在Nature子刊 Nature Communications 上發(fā)表論文 “Breaking scaling relationships in alkynol semi-hydrogenation by manipulating interstitial atoms in Pd with d-electron gain”，打破過(guò)渡金屬表面能量線(xiàn)性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)金屬催化劑在炔醇半加氫反應(yīng)中活性與選擇性的同時(shí)提高。上海師范大學(xué)為第一署名單位，21級(jí)博士生楊陽(yáng)、朱小娟博士、20級(jí)博士生王麗麗為論文共同第一作者，上海師范大學(xué)萬(wàn)穎教授、復(fù)旦大學(xué)李偉教授、上海交通大學(xué)劉晰研究員為論文共同通訊作者。

Pd催化劑被廣泛應(yīng)用于炔醇半加氫反應(yīng)中，然而由于關(guān)鍵吸附物種之間的吸附能存在線(xiàn)性關(guān)系（scaling relationship），提高選擇性往往以犧牲活性為代價(jià)，例如商業(yè)Lindlar催化劑在2-甲基-3-丁炔-2-醇（MBY）半加氫反應(yīng)中，對(duì)2-甲基-3-丁烯-2-醇（MBE）選擇性可達(dá)到91%，但轉(zhuǎn)化頻率僅為0.17 s-1，因此工業(yè)生產(chǎn)中Pd的用量很大。

本文利用逆向原子擴(kuò)散合成策略，得到有序介孔碳負(fù)載Pd間隙固溶體催化劑。p區(qū)元素（B、P、C、S、N）占據(jù)Pd晶格間隙，與Pd原子之間通過(guò)sp-d雜化發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)了Pd的d電荷密度的精細(xì)調(diào)控。原位紅外光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)合DFT理論計(jì)算表明，隨著Pd的d電荷密度增加，目標(biāo)產(chǎn)物烯醇的吸附構(gòu)型轉(zhuǎn)變，從而打破原有的能量線(xiàn)性關(guān)系，同時(shí)提高了炔醇半加氫反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性。具有最高d電荷密度的B和C共修飾Pd(B,C)間隙固溶體催化劑的轉(zhuǎn)化頻率高達(dá)2.84 s-1，是商業(yè)Lindlar催化劑的17；在MBY轉(zhuǎn)化率接近100%時(shí)，MBE選擇性仍可保持為約95%。

該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、上海市教委、上海市科委的資金支持。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-30540-z

（供稿、圖片：化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院）