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单原子催化剂(SACs)由于其显著的高选择性,近年来在选择性加氢反应中具有很高的应用价值。然而,与纳米粒子相比,SACs中原子分散的金属原子往往表现出较差的活性,并且在反应条件下容易聚集。

在此,本文通过理论计算表明,通过掺杂具有相对较低电负性的B原子(BCN)来调整g-C3N4上金属锚位的局部电子结构,可以获得具有增强金属支持轨道杂化的零价Pd SACs,具有高稳定性,并且在H2活化中具有高活性的Pd 4d轨道。在不同B含量的BCN载体上精确合成了Pd SACs,证实了理论预测。在B含量相对较低的BCN载体上实现了零价Pd1/BCN SAC。它在H2还原环境中表现出更高的稳定性,更引人注目的是,它的加氢活性分别比高B含量的高价Pd1/g-C3N4和Pd1/BCN高10倍和34倍。

研究要点

要点一:在这项工作中,根据密度泛函理论(DFT)计算,作者证明了在g-C3N4(记为BCN)上掺杂具有相对较低电负性的B原子可以调整金属锚点的局部电子结构,从而实现零价Pd SACs。通过与相邻B原子的协同作用,BCN上的Pd原子表现出增强的金属支撑轨道杂化,具有较高的稳定性。

要点二:综合表征表明,在B含量相对较低的BCN载体上可以实现零价Pd1/BCN SAC。与g-C3N4和高B含量BCN负载的高价Pd SACs相比,该零价SAC在H2还原环境中表现出更大的稳定性。更引人注目的是,该SAC还表现出较高的加氢活性,分别比两种高价Pd SAC高约10倍和34倍。

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图片来源:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202406262

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