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對(duì)單原子催化劑（SACs）中金屬活性位點(diǎn)的基本了解對(duì)于高性能催化劑的開發(fā)非常重要且具有挑戰(zhàn)性。

基于此，東北石油大學(xué)李智君教授，揚(yáng)州大學(xué)王洋副教授，中國科技大學(xué)徐倩研究員（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種簡(jiǎn)便的熔鹽輔助方法，通過協(xié)同強(qiáng)極化力和金屬-載體相互作用在V₂O₅上構(gòu)建可重復(fù)使用且高效的多相單原子鈷催化劑（Co₁/V₂O₅）。在醇和胺的無受體脫氫偶聯(lián)（ADC）反應(yīng)中，該催化劑具有優(yōu)異的催化效率。

本文通過DFT計(jì)算探究了該催化劑的電子結(jié)構(gòu)和潛在催化機(jī)制。電子局域函數(shù)（ELF）結(jié)果表明，當(dāng)孤立的Co原子被固定在V₂O₅表面時(shí)，Co-O鍵的電子結(jié)構(gòu)更加活躍和離域，這種較高的共價(jià)性證實(shí)了在CO₁/V₂O₅中存在很強(qiáng)的金屬-載體相互作用。

Co₁/V₂O₅和Co團(tuán)簇/V₂O₅的電荷密度差分圖也證明了Co原子向附近O原子的電荷轉(zhuǎn)移。投影態(tài)密度（PDOS）也表明Co原子和O原子之間存在強(qiáng)烈的軌道混合。

由于苯甲醇脫氫生成苯甲醛是ADC反應(yīng)的速率決定步驟，本文進(jìn)一步研究了Co₁/V₂O₅和Co團(tuán)簇/V₂O₅的烷氧基反應(yīng)路徑和能量分布。首先活化的O-H原子轉(zhuǎn)移到Co₁/V₂O₅中Co位點(diǎn)附近的O原子上，然后亞甲基上的C-H原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)O原子上生成苯甲醛。

結(jié)果表明，Co₁/V₂O₅具有獨(dú)特的金屬配位環(huán)境和很強(qiáng)的電子金屬-載體相互作用，可以顯著降低苯甲醇脫氫的能壘，從而極大地促進(jìn)ADC反應(yīng)。

A Heterogeneous Single Atom Cobalt Catalyst for Highly Efficient Acceptorless Dehydrogenative Coupling Reactions. Small, 2023, DOI: 10.1002/smll.202207941.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202207941.

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東油/揚(yáng)大/中科大Small：用于高效無受體脫氫偶聯(lián)反應(yīng)的多相單原子鈷催化劑

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