李映伟/房瑞琪Nature子刊：CuN4/CoN4@NC实现高效合成天然黄酮

单原子（SA）催化剂为追求优异的催化性能提供了广泛的可能性，但其制备在热解过程中仍存在金属聚集和孔隙坍塌的问题。

基于此，华南理工大学李映伟教授和房瑞琪副教授（共同通讯作者）等人报道了一种通用的介质诱导渗透沉积策略，可以同时实现金属物种的单分散和非金属物种的可控转化，并合成了一系列N掺杂碳负载的SAs或异SAs（M_aN₄/M_bN₄@NC，M_a=Cu、Co、Ni、Mn；M_b=Co、Cu、Fe；NC=N-掺杂碳）。

其中，CuN₄/CoN₄@NC具有高活性和选择性，可以实现苯甲醛的完全转化和99%的黄酮产量。

通过DFT计算，作者验证了CuN₄/CoN₄@NC的形成机制。将原始Cu-ZIF-8的结构模型简化为CuN₄/ZnN₄@NC，将熔融态KCl-KBr介质构建为K₈Cl₂Br₆或K₁₆Cl₄Br₁₂。在CuN₄/ZnN₄@NC中，带正电的Cu和Zn原子倾向于与Cl和Br阴离子配位。

Cu原子对Cl⁻和Br⁻的吸附能为-0.63 eV，高于Zn原子的吸附能（分别为-1.25 eV和-1.20 eV）。

由于能量较低，Zn更倾向于与Cl⁻结合形成CuN₄/ZnN₄@NC-K₁₆Cl₄Br₁₂。随后，熔融盐以Zn-K₈Cl₂Br₆的形式从CuN₄/ZnN₄@NC中去除Zn物种，该过程的能量变化为-0.54 eV。

接着，Co- K₈Cl₂Br₆（生成方式与Zn-K₈Cl₂Br₆相似）定位到残渣CuN₄/vacN₄@NC-K₁₆Cl₄Br₁₂中形成的空位（vac）上，Co原子与四个N原子配位形成CuN₄/CoN₄@NC-K₁₆Cl₄Br₁₂，该过程的能量变化为-1.59 eV。最后，通过彻底清洗去除K₈Cl₂Br₆后得到CuN₄/CoN₄@NC。

Atomic design of dual-metal hetero-single-atoms for high-efficiency synthesis of natural flavones. Nat. Commun., 2022, DOI: 10.1038/s41467-022-35598-3.

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35598-3.

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/15/5e1ca17e33/

李映伟/房瑞琪Nature子刊：CuN4/CoN4@NC实现高效合成天然黄酮

相关推荐