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催化醇高效氧化研究獲進(jìn)展
作者：李清波 來源：中國科學(xué)報 
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醇無溶劑催化氧化是合成精細(xì)化學(xué)品的綠色途徑。其中，鈀基催化劑因其優(yōu)異的催化活性而得到廣泛研究和應(yīng)用。日前，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所副研究員張斌、研究員覃勇團隊，利用原子層沉積技術(shù)實現(xiàn)了在氧化鈰上構(gòu)筑穩(wěn)定且氧化鈀和零價鈀+氧化鈀比例穩(wěn)定可調(diào)的鈀團簇催化劑，有望進(jìn)一步改變反應(yīng)路徑，提升鈀催化劑反應(yīng)效率。 該成果近日以“氧化鈰上雙位點氧化鈀和零價鈀催化苯甲醇選擇性氧化”為題發(fā)表在《催化》期刊上。
零價鈀物種被大多數(shù)研究人員認(rèn)為是鈀催化劑的活性中心，零價鈀上醇的β氫消除是反應(yīng)的決速步驟。由于氧化鈀物種在原位反應(yīng)條件下很容易被還原成零價鈀，造成傳統(tǒng)方法難以控制催化劑穩(wěn)定的氧化鈀和零價鈀比例，且催化劑中零價鈀和氧化鈀的作用難以區(qū)分，無法實現(xiàn)高效的協(xié)同，催化劑性能受限。因此，精準(zhǔn)控制氧化鈀和零價鈀比例，并保持其反應(yīng)條件下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，形成能夠分別活化醇β氫和氧氣的雙位點催化劑，有望進(jìn)一步改變反應(yīng)路徑，提升鈀催化劑反應(yīng)效率。
張斌介紹，團隊研究的鈀團簇催化劑，由于零價鈀和氧化鈀雙位點的高效協(xié)同， 其轉(zhuǎn)化頻率值較高,即每小時在每個表面鈀位點上轉(zhuǎn)化的苯甲醇的分子數(shù)可高達(dá)35萬個，且與傳統(tǒng)鈀催化劑不同，鈀/氧化鈰催化劑表現(xiàn)出顯著的氧同位素效應(yīng)，其穩(wěn)定的零價鈀和氧化鈀雙位點實現(xiàn)了氧促進(jìn)的β氫消除新機制。
“本研究為理解醇氧化中的氧活化、活性中心的判定及高性能催化劑的設(shè)計提供了一種新的思路”，張斌表示。
該工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家杰出青年科學(xué)基金、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、山西省自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、煤轉(zhuǎn)化國家重點實驗室青年人才培養(yǎng)計劃的資助與支持。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jcat.2022.09.012