层状二维过渡金属硫化物（如MoS2），由于其超薄的结构，与三维（3D）结构相比具有非凡的电子、光学和机械性能，为催化应用提供了一个令人兴奋的平台。纯的和杂原子掺杂的2D MoS2作为催化剂在电催化和光催化领域进行HER已经被广泛研究，但在温和条件下将纯2D MoS2设计成高选择性的非均相选择性加氢催化剂仍然是非常具有挑战性。
清华大学/江南大学朱永法教授课题组的娄阳教授在前期“边缘限域”催化体系（J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 19289; iScience, 2019, 3, 190; ChemCatChem, 2021, 13, 2783等）的基础上，联合江南大学常宽副教授及中科院大连物化所顾青青博士，通过水热法合成具有独特1T相的2D MoS2，其边缘具有大量类似于酶的“口袋型”活性位点（HO-Mo-S-Mo-S-Mo-OH），通过2D MoS2的空间限域和电子效应，其催化工业上重要的马来酸酐（MAH）选择性加氢制琥珀酸酐（SA）反应过程中表现出了优异的活性（100 %）和选择性（100 %）。该工作通过在2D 1T-MoS2边缘构造“口袋型”活性中心，提出具有特定相组成的二维材料边缘限域活性中心的策略，为设计高效化学转化催化剂开辟了新途径。
研究人员利用HAADT-STEM、拉曼光谱、XRD和X射线光电子能谱（XPS）确定合成2D MoS2的独特1T相和富电子特性（图1）。纯2D 1T-MoS2在催化工业上重要的MAH加氢生成SA反应过程中表现出优异的活性（100%）、选择性（100%）和稳定性，可与尖端的商业贵金属催化剂媲美（图2）。
图1. 合成2D MoS2的形貌和结构。高倍HAADF-STEM图像（a-c）2D MoS2和（d-e）c-MoS2；AFM图（f）2D MoS2和（g）c-MoS2；c-MoS2，2D MoS2，MoS2-600和MoS2-800的（h）拉曼光谱，（i）XRD图和（j）Mo 3d XPS。
图2. c-MoS2，2D MoS2，MoS2-600和MoS2-800催化MAH选择性加氢反应的催化性能。（a）MAH加氢生成SA的化学式；（b）MAH转化率和SA选择性；（c）1T相MoS2的比反应速率；（d）rm与1T/2H比值的关系（1T/2H比值由拉曼光谱的1T相与2H相特征峰面积比值估算）。2D MoS2的催化性能（e）H2压力和（f）反应温度；（g）2D MoS2催化剂的稳定性。
由于1T-MoS2八面体晶场中Mo4+的流动电子，极大促进了H2的活化。1T-MoS2中氧化Mo边缘的富电子Mo位点形成一个“口袋型”的活性位点（HO-Mo-S-Mo-S-Mo-OH），其限制MAH的吸附构型，提高反应选择性（图3）。
图3 2D MoS2口袋型活性位点上MAH吸附模式的示意图：口袋型HO-Mo-S-Mo-S-Mo-OH活性位点。Mo、O和S分别以浅绿色、红色和黄色显示。
Noble Metal-free 2D 1T-MoS2 Edge Sites Boosting Selective Hydrogenation of Maleic Anhydride
Yi Zhao, Kuan Chang, Qingqing Gu, Bing Yang, Jing Xu, Ying Zhang, Chengsi Pan, Zhenlin Wang, Yang Lou*, Yongfa Zhu
ACS Catal., 2022, 12, 8986-8994. DOI: 10.1021/acscatal.2c02122
娄阳教授简介：江南大学至善岗位教授、博士生导师、江苏特聘教授、国家重点研发计划青年科学家项目获得者。主要从事环境催化和催化新材料领域的基础和应用研究，重点聚集高分散金属催化剂的设计及其在小分子活化方面的应用。近3年主持国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然科学青年基金、国家自然科学区域联合重点基金（子课题）、江苏省面上基金及企业横向技术服务项目等6项课题；发表SCI收录论文40余篇，包含J. Am. Chem. Soc.（封面）、Nat. Commun.（亮点文章）、Adv. Sci.、ACS Catal.和Appl. Catal. B: Environ.等；申请中国发明专利12项（授权7项），授权美国专利1项。任中国稀土学会催化专业委员会、中国化工学会稀土催化与过程委员会委员、中国能源学会能源与环境专业委员会委员、SCI收录杂志《Rare Metals》青年编委。
https://www.x-mol.com/university/faculty/319245
赵伊，江南大学化学与材料工程学院博士研究生，研究方向为二维MoS2基边缘限域催化剂的构建及其催化选择性加氢的研究。目前以第一、第二作者身份在ACS Catal.和ChemCatChem期刊上发表论文两篇，申请中国发明专利2项。
常宽副教授简介，江南大学化学与材料工程学院副教授，硕士生导师，2021年入选江苏省双创博士计划。主要研究方向为：工业催化、DFT理论计算、表面活性剂合成与工艺。主持国家自然科学基金青年项目、江苏省自然科学基金青年项目和作为项目骨干参与科技部国家重点研发计划；发表SCI收录论文15篇，包括ACS Catal.、Appl. Catal. B: Environ.和J. Phys. Chem. Lett.等。在中国洗涤用品工业协会、江苏省日用化学品工业协会中担任委员、副主任委员等职位。
顾青青博士简介，中国科学院大连化学物理研究所助理研究员。主要研究方向为：单原子催化剂的调控与设计，催化材料(原位)电镜成像研究，纳米碳催化剂调控与设计。迄今为止发表SCI收录论文25篇，包括以(共同)第一/通讯作者发表在Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Catal.、J. Mater. Chem. A.、Green Chem.和J. Energ. Chem.等。近五年主持博后学术交流项目一项、作为项目骨干参与科技部国家重点研发计划，所创新基金，面上项目，企业合作横向项目等。
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