共價(jià)有機(jī)框架材料(COF)是一類新興的可裁剪、原子組成可控的催化劑載體。單原子催化劑(SACs)具有明確的活性中心結(jié)構(gòu)和原子組成，為同時(shí)滿足催化劑的高活性和高選擇性提供可能，并為催化劑的實(shí)驗(yàn)和理論的高契合度研究提供橋梁。
近日，清華大學(xué)李雋教授等人在SCIENCE CHINA Materials發(fā)表研究論文，采用密度泛函理論(DFT)，系統(tǒng)研究了以典型三嗪-共價(jià)有機(jī)框架材料為載體的鈀單原子催化劑(Pd1/trzn-COF)的金屬負(fù)載位點(diǎn)、穩(wěn)定性和反應(yīng)活性。
基于sp2 C原子、N/O雜原子和芳香環(huán)與三嗪環(huán)的共軛π電子的親核性，一系列不同的吸附位點(diǎn)被用于負(fù)載Pd原子，研究結(jié)果表明Pd原子以約?5.0 eV的結(jié)合能穩(wěn)定地結(jié)合在該COF材料上；基于兩個(gè)最穩(wěn)定構(gòu)型間的位置毗鄰性、能量相近性及其溫和的遷移能壘，可以預(yù)測(cè)該體系中存在動(dòng)態(tài)共存的單原子催化位點(diǎn)。此外，CO氧化機(jī)理研究表明，Pd1/trzn-COF的催化活性可通過(guò)特定?δ基團(tuán)與+δ苯環(huán)中心的陰離子–π相互作用以及亞胺基團(tuán)的吸電子特性進(jìn)行調(diào)控。李教授等人設(shè)計(jì)了一種新型的單原子催化劑Pd1/trzn-COF，并預(yù)測(cè)了其可能的CO氧化反應(yīng)機(jī)理為三分子Eley-Rideal機(jī)理。
該工作揭示了Pd原子與trzn-COF之間的d–π相互作用模式對(duì)于單原子催化劑Pd1/trzn-COF的穩(wěn)定性和反應(yīng)活性的影響，其研究結(jié)果有助于理解和設(shè)計(jì)基于COF的新型單原子催化劑。
文章信息 Yin-Juan Chen, Hong-Ying Zhuo, Yuan Pan, et al. Triazine COF-supported single-atom catalyst (Pd1/trzn-COF) for CO oxidation. SCIENCE CHINA Materials, 2021, 10.1007/s40843-021-1662-8
