由于对传统化石燃料的依赖，人类社会面临日益严重的能源和环境问题。氢气能源作为一种清洁的替代能源，有望满足人类社会发展对能源和环境的需求。因此，化学家一直致力于寻找有效的催化途径，通过化学键的形式储氢释氢，以实现温和条件下的氢能可再生利用。目前流行的方法是通过模拟自然界氢化酶的活性中心，构建路易斯碱-过渡金属(Lewis base - transition metal, LB-TM)催化剂，利用LB位点的亲核性，进行双功能催化活化氢气。
最近，中山大学柯卓锋课题组报道了路易斯酸-过渡金属(Lewis acid – transition metal, LA-TM)亲电双功能催化氢气活化的新模式。不同于传统的LB-TM体系，新型LA-TM催化剂以缺电子路易斯酸为功能位点，可以通过特异的亲电双功能策略活化氢气。以(PhDPBPh)-Ni体系为对象，理论研究发现其催化活化氢气的可能机理模式包括：(1) 邻位均裂(cis homolytic)模式，其中LA辅助稳定TM中心的HOMO轨道d电子；(2) 对位均裂(trans homolytic)模式，其中氢分子于LA的对位均裂，LA倾向维持配位相互作用；(3) 协同异裂(synergetic heterolytic)模式，其中LA-TM键协同活化H-H键异裂；(4) 分离异裂(dissociative heterolytic)模式，分离后的LA和TM中心共同诱导氢分子异裂。这些各具特点的氢气活化机理为金属中心各异，配位结构不同的LA-TM体系催化氢分子转化提供了一个普适性的机理模型，有望为开发新型的路易斯酸-过渡金属储氢制氢催化剂提供新的思路。
该工作第一作者为中山大学化学与化学工程学院博士生李胤午，发表于《美国化学会催化》(Li, Yinwu; Hou, Cheng; Jiang, Jingxing; Zhang Zhihan; Zhao, Cunyuan, Page, Alister J.; Ke, Zhuofeng* ACS Catal. 2016, 6, 1655–1662）。该工作得到国家自然科学基金、广东省自然科学杰出青年基金的资助。
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.5b02395
原文标题：General H2 Activation Modes for Lewis Acid–Transition Metal Bifunctional Catalysts