為了進(jìn)一步提高單原子催化劑（single-atom catalysts, SACs）的本征反應(yīng)性，通過與相鄰的第二個(gè)金屬原子配位對(duì)單位點(diǎn)進(jìn)行可控修飾，為開發(fā)雙原子催化劑（double-atom catalysts, DACs）提供了新機(jī)會(huì)。基于此，中科院蘭州化學(xué)物理研究所崔新江研究員（通訊作者）等人報(bào)道了一種催化劑，其特征是兩個(gè)鍵合的Fe-Co雙原子，具有100%金屬分散性的FeCoN6(OH)集合體，通過共同作用以切換反應(yīng)機(jī)理在無氧化條件下進(jìn)行醇脫氫反應(yīng)。在文中，作者介紹了一種Fe-Co雙原子催化劑（FeCo-DAC），其中所提出的FeCoN6部分的結(jié)構(gòu)嵌入在N摻雜的碳材料中，羥基基團(tuán)錨定在單個(gè)Fe原子上。FeCo-DAC對(duì)多種醇的脫氫表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，包括芳香醇和脂肪醇。有趣的是，該催化體系對(duì)具有可還原官能團(tuán)的底物表現(xiàn)出良好的耐受性，可用于合成天然產(chǎn)物和藥物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果和密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，F(xiàn)eCo-DAC通過烷氧基路徑機(jī)制促進(jìn)醇脫氫，而Fe-SAC和Co-SAC顯示出羥烷基路徑機(jī)制。與Fe-SAC和Co-SAC相比，F(xiàn)eCo-DAC表現(xiàn)出更高的活性性能，以高達(dá)98%的產(chǎn)率生產(chǎn)所需的產(chǎn)品。此外，各種各樣的苯甲醇和脂肪醇以優(yōu)異的產(chǎn)率和高選擇性轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的脫氫產(chǎn)物。該研究結(jié)果不僅解釋了DACs催化的無受體醇脫氫機(jī)制，而且為理解DACs內(nèi)在活性增強(qiáng)的原因提供了一個(gè)新的方向。Catalytic Activity Enhancement on Alcohol Dehydrogenation via Directing Reaction Pathways from Single- to Double-Atom Catalysis. J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.1c12705.https://doi.org/10.1021/jacs.1c12705.
