由分散在載體上的原子級(jí)精確金屬納米簇組成的單簇催化劑（single cluster catalysts, SCCs）代表了多相催化的一個(gè)新前沿。然而，如何合成高負(fù)載的SCCs并精確引入非金屬原子以進(jìn)一步調(diào)整其催化活性和SCCs的反應(yīng)范圍的能力一直是長(zhǎng)期的挑戰(zhàn)。基于此，新加坡國(guó)立大學(xué)盧炯教授和Chun Zhang、新加坡化學(xué)與工程科學(xué)研究所Shibo Xi（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種新的界面限制策略，用于在還原氧化石墨烯（rGO）上合成高密度的原子級(jí)精確氧化釕納米簇（Ru3O2），這歸因于擴(kuò)散誘導(dǎo)的金屬簇聚集的抑制。在文中，作者利用界面限制策略，制備了高密度（約4.5 wt.%）的原子級(jí)精確單金屬氧化物簇（Ru3O2），并錨定在還原的氧化石墨烯（rGO）上（Ru3O2/rGO），用于1, 2, 3, 4-四氫喹啉（THQ）有效氧化脫氫為喹啉。實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，Ru3O2/rGO具有顯著增強(qiáng)的活性、高產(chǎn)率（86%）和選擇性（99%），優(yōu)于Ru NPs、RuO2 NPs和均相單/多位點(diǎn)Ru催化劑。此外，Ru3O2/rGO可以有效地催化涉及三種反應(yīng)物的更復(fù)雜的氧化反應(yīng)，正如通過(guò)Friedl?nder反應(yīng)合成亞胺和Cavosonstat衍生物（一種F508del-CFTR突變治療藥物）所證明的那樣。理論計(jì)算表明，THQ和Ru3O2基序之間的弱氫鍵相互作用促進(jìn)了反應(yīng)。這與吸附在單個(gè)Ru1位點(diǎn)和Ru(0001)上的THQ之間的強(qiáng)共價(jià)鍵相互作用形成鮮明對(duì)比。同時(shí)，Ru3O2中的兩個(gè)橋連氧原子顯著降低了費(fèi)米能級(jí)附近的態(tài)密度，從而增加了Ru的正價(jià)態(tài)和Ru3O2 簇在吸氫過(guò)程中的氧化活性。Atomically Precise Single Metal Oxide Cluster Catalyst with Oxygen-Controlled Activity. Adv. Funct. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adfm.202200933.https://doi.org/10.1002/adfm.202200933.
