单原子金属-氮-碳(M-N-C)催化剂已经引起了人们的极大关注。尽管已经报道了分子金属-膦配合物在均相催化中有巨大的应用,但是尚未实现原子分散的金属-磷-碳(M-P-C)催化剂的开发。
有鉴于此,中科院兰州化物所李福伟研究员报道了以植酸为原料,以Fe为前驱体,采用模板牺牲法制备表面石墨磷物种(Pgrap)配位的Fe SAC(Fe-P900-PCC)。
文章要点
1)综合光谱表征和理论计算表明,Fe SAC由4个P原子和1个O2分子配位,呈现O2-Fe-P4金字塔结构。
2)在此反应条件下,原位生成的Fe-P4活性位点经氢气脱氧后,对不同不饱和官能团(硝基芳烃和N-杂环)的加氢反应以及还原胺化反应均具有较高的选择性和良好的稳定性。相反,在相同的反应条件下,相应的Fe-N-C催化剂中的平面Fe-N4活性位点对于这些氢化转化无活性,这表明配位的P原子对于Fe单原子的催化性能起着至关重要的作用。
这项工作对于利用P原子作为配位点的单原子催化剂设计具有指导性意义,并且对于M-P-C催化剂在非均相催化中的应用具有实际意义。
Long, X., Li, Z., Gao, G. et al. Graphitic phosphorus coordinated single Fe atoms for hydrogenative transformations. Nat Commun 11, 4074 (2020)
DOI:10.1038/s41467-020-17903-0
https://doi.org/10.1038/s41467-020-17903-0