錨定在特殊基底上的單原子催化劑具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能，迅速成為催化和能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn)。但是，傳統(tǒng)的合成方法很難有效控制金屬原子的穩(wěn)定性、化學(xué)結(jié)構(gòu)和電荷轉(zhuǎn)移。此外，由于單原子巨大的表面能，常規(guī)的二維材料，如石墨烯，需要引入額外的結(jié)構(gòu)缺陷、化學(xué)修飾等才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定低價(jià)金屬原子的目的。然而，石墨炔富含獨(dú)特的乙炔鍵結(jié)構(gòu)、不均勻的電荷分布、天然的多孔結(jié)構(gòu)、特殊的空間限制效應(yīng)以及自身與金屬原子之間的配位作用等優(yōu)勢，可以實(shí)現(xiàn)石墨炔支撐的原子催化劑的可控合成，為構(gòu)建單原子催化劑提供理想的平臺(tái)。
近日，天津理工大學(xué)的王梅副教授與魯統(tǒng)部教授，聯(lián)合南開大學(xué)袁明鑒教授團(tuán)隊(duì)，以二維石墨炔為基底構(gòu)建的原子催化劑為研究對象，系統(tǒng)的綜述了基于石墨炔的原子催化劑的合成和應(yīng)用的研究進(jìn)展，闡述了通過配位工程調(diào)控催化劑的催化活性的策略。具體內(nèi)容如下： 1）總結(jié)了基于石墨炔的原子催化劑的制備方案； 2）石墨炔通過利用金屬有機(jī)配位鍵M（金屬）-C（GDY中的炔基碳）能夠直接錨定金屬原子，通過配位鍵可以實(shí)現(xiàn)金屬中心與石墨炔之間的有效電子轉(zhuǎn)移，穩(wěn)定金屬單原子，進(jìn)而活化反應(yīng)中間體，優(yōu)化中間體的吸附自由能，深刻影響催化過程中的能壘、反應(yīng)路徑以及選擇性。通過總結(jié)基于石墨炔構(gòu)建的原子催化劑的不同配位環(huán)境，結(jié)合對應(yīng)的催化反應(yīng)和機(jī)理分析，闡述了通過調(diào)控金屬原子的配位數(shù)、活性金屬中心的種類、在石墨炔中引入雜原子等來調(diào)節(jié)金屬原子的配位環(huán)境以優(yōu)化單原子催化劑的催化活性的研究進(jìn)展。 3）對基于石墨炔的原子催化劑未來發(fā)展的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和機(jī)遇提出了展望。 論文信息 Graphdiyne-Based Single-Atom Catalysts with Different Coordination Environments Dr. Xinliang Fu, Xin Zhao, Prof. Tong-Bu Lu, Prof. Mingjian Yuan, Prof. Mei Wang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202219242
