期刊导读
Journal Guide
1
Taming Strong Metal-Support Interactions to Generalize Gold–Zinc Oxide Catalysts in Oxidative Coupling”
主要作者：谢永锴、张祥雪、桑铿
文章来源：JACS
摘要：强金属-载体相互作用（SMSI）是催化研究的前沿领域，但其尺寸依赖性本质既普遍存在又颇具争议。在此，我们报道了钟形尺寸依赖性SMSI的发现，并在氧化C–H/O–H偶联反应中确立了其结构-SMSI-性能关系。以Au/ZnO作为典型催化剂，我们建立了一个热力学平衡模型，定量描述了尺寸依赖性表面能和张力差异，确定颗粒尺寸比为钟形包覆动力学的描述符。具有较高表面能的较大Au颗粒易被较小ZnO颗粒润湿，引发晶格氧溢出形成Au–O物种，从而加速限速步骤半缩醛β-H消除反应。同时，残留的氧空位作为受阻路易斯对，与Au–O协同补充半缩醛并完成催化循环。这种双重促进机制克服了传统Au催化剂中的氧活化瓶颈，实现了94.6 %的醛转化率和97.0 %的酯选择性的先进性能。所获得的结构-SMSI关系适用于Ir/ZnO和Rh/ZnO催化剂，类似的SMSI-性能关系还扩展到包括饱和、不饱和和芳香族在内的各种醛底物。这些可推广的关系为SMSI状态的策略设计和调控奠定了坚实基础。
（信息以英文摘要为准）
点击查看大图
2
文章介绍：在催化反应中，强金属-载体相互作用（SMSI）因其对活性位点电子结构和反应微环境的深层调控作用，被认为是提升催化性能的核心机制之一。然而，尽管SMSI在许多贵金属体系中已有深入探索，关于“金属粒径如何调控SMSI强度”的问题，尤其是在金（Au）催化剂中，仍然存在广泛争议，此外，氧化偶联反应是构建C-O键的高效途径，尽管金催化剂因其独特的表面性质备受关注，但其对分子氧的活化能力不足，长期制约其工业化应用。因此，亟须系统揭示金催化剂SMSI的形成规律与结构-性能关联，以实现对其催化氧化偶联反应性能的精准调控与普适推广。研究发现，相较于传统认知中SMSI需小粒径金属的观点，适当放大的Au颗粒在与纳米ZnO载体作用时，因表面能差异驱动ZnO表面部分包裹金属，从而诱发大量氧空位及活性Au–O物种的生成。这一发现打破了金表面能低，难以形成SMSI的常规印象。基于热力学建模分析，研究团队提出金属与载体粒径比（rAu/rZnO）可作为SMSI强度的结构描述符，并发现SMSI强度呈现钟形依赖关系：当粒径比处于某一最优范围时，既可激发氧活性，又不会抑制金属活性位点暴露，达成催化性能最大化。在典型的醛-醇氧化偶联反应中，所构建的最优Au/ZnO催化剂展现出94.6%的底物转化率与97.0%的酯类选择性，明显优于多数贵金属催化剂体系。通过介观动力学研究发现，这一优异性能来自两类活性物种的协同作用机制：一方面，氧化锌晶格中的氧空位与金属界面形成受挫路易斯对，促进了醛与醇的缩合；另一方面，溢出的晶格氧生成Au–O物种，有效加速速率决速步骤—β-H消除，完成催化循环。该机制成功扩展至Ir/ZnO和Rh/ZnO体系，并在饱和醛、不饱和醛和芳香醛等不同底物上均显示出优异的催化活性与选择性。这一普适规律不仅深化了对SMSI起源与催化功能作用的理解，还为催化剂尺寸调控、界面工程设计提供了理论依据与实践指导。
该论文的第一作者为华东理工大学化工学院博士研究生谢永锴、张祥雪、桑铿。上述研究得到了袁渭康院士、陈德院士、周兴贵教授等的悉心指导。此外，该研究还得到了国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、上海市碳中和基础研究特区项目、上海市教委科研创新计划自然科学重大项目、上海市科委科技创新行动计划等项目的支持。
期刊介绍
《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society，简称 JACS），由美国化学学会于1879年创办。涵盖化学领域的各个方面，包括有机化学、无机化学、物理化学、分析化学、材料化学、生物化学等，同时也涉及化学与生物学、神经化学、材料科学、单分子化学等交叉学科的研究内容。
期刊热门文章目录
Intracellular Photocatalytic NADH/NAD(P)H Oxidation for Cancer Drug Development
Irreversible Deactivation Pathways in Ni(II)-Catalyzed Nonalternating Ethylene–Carbon Monoxide Copolymerization
Amplifying Magnetic Field Effects on Upconversion Emission via Molecular Qubit-Driven Triplet–Triplet Annihilation
Rapid Microwave-Assisted Chemical Recycling of Poly(p-Phenylene Terephthalamide)
Vinylogous Anionic Ring-Opening Polymerization of Vinylidenecyclopropanes with Native C–H Bonds as the Dormant Species
Synthesis and Catalytic Activity of Thorium Nitride Complex from Dinitrogen Reduction
Interplay between Jahn–Teller Distortions and Structural Phase Transitions in Ruddlesden–Poppers
Dynamic In Vivo Mapping of the Methylproteome Using a Chemoenzymatic Approach
Enantiocomplementary Gut Bacterial Enzymes Metabolize Dietary Polyphenols
Diastereomeric Configuration Drives an On-Surface Specific Rearrangement into Low Bandgap Non-Benzenoid Graphene Nanoribbons
期刊查看方式
❶ 图书馆主页-常用资源-ACS查看
❷ 扫描二维码查看本期全文（记得连校园网哦~）
注：部分图片来源于网络，如有侵权请联系删除
信息来源：华东理工大学 新闻网
排版：周濛
【END】
更多精彩内容请长按二维码关注
华东理工大学图书馆公众号
问渠那得清如许 为有源头活水来
微信号 : ecust_lib
投稿邮箱：ydtg_ecustlib@qq.com