马丁&刘洪阳，最新JACS！

在乙炔半加氢反应中，与金属纳米颗粒催化剂相比，原子分散金属催化剂或单原子催化剂(SAC)具有最高的金属利用效率，以及对乙烯具有优异的选择性。然而，这些催化剂通常在相对较高的温度下工作，在保持高选择性的同时实现低温反应性仍然是一个挑战。

基于此，北京大学马丁和中科院金属研究所刘洪阳等利用双原子催化剂(DAC)对纳米金刚石石墨烯(ND@G)进行修饰，在ND@G形成具有Pd₁-Cu₁键原子对(Pd₁Cu₁/ND@G)。

乙炔加氢试验结果显示，Pd₁Cu₁/ND@G表现出优异的C₂H₂选择性(>90%)，并且其在110°C就能够将乙炔完全转化；Pd₁Cu₁/ND@G在110°C下的质量活性为243.7 mol_C2H2 mol_metal^-1 h^-1，分别是Pd₁/ND@G和Cu₁/ND@G的1.3倍和251倍。

此外，Pd₁Cu₁/ND@G还具有优异的反应稳定性，在长时间测试(100小时)期间活性衰减可以忽略不计，并且没有观察到催化剂的显著结构变化。

密度泛函理论(DFT)计算表明，ND@G上Pd₁-Cu₁双原子位点具有以下三个优点:

1.它为反应物的同时吸附提供了有利的位点，从而将反应物的竞争性吸附过程转变为非竞争过程；

2.由于原子配对，调控的电子结构有利于反应物更强的吸附；

3.它改变了反应路径，从而为C₂H₂到C₂H₄的转化提供了较低的势垒，因此反应性显著增强。这项工作为通过在原子水平上调控催化位点的配位环境来设计用于低温加氢的DAC提供了一种策略。

Low-Temperature Acetylene Semi-Hydrogenation over the Pd₁-Cu₁ Dual-Atom Catalyst. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c07208

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