对单原子催化剂(SACs)的配位环境进行微调是优化其催化性能的有效方法，但由于SACs的脆弱性，这一方法仍然具有挑战性。

有鉴于此，中国科学院大连化学物理研究所王爱琴研究员、Jianzhong Yin和Leilei Zhang等人，报告了一种通过使用谷氨酸作为 N/C 源，纳米二氧化硅颗粒为硬模板，热解气氛作为调节剂来设计 M-N-C（M = Fe、Co 和 Ni）SAC 配位环境的新方法。

本文要点

1）与在 N₂ 中的相比，NH₃ 能够在 T < 700 °C 时促进 N 的掺杂，并在更高的温度下蚀刻 N 物种，从而对 M-N 配位数 (CN) 和电子结构进行了精细调整。通过对热解过程中尾气的原位监测，发现在低于 700 °C 的温度下，NH₃ 促进了 N 向碳质基质中的掺杂，导致比 N₂ 下更高的配位数（CN）。 然而，在 T > 700 °C 时，由于 NH₃ 对 N 掺杂碳的蚀刻，CN 大大降低。

2）结果表明，Ni单原子的电子密度随着Ni-N CN含量的降低而增加。因此，Ni-N-C的解离H₂的能力大大增强，在功能化硝基芳烃的化学选择性加氢反应中具有较高的催化活性。此外，该调制方法可以应用于包括Fe和Co在内的其他过渡金属。

3）其中，所合成的Co-NC SAC在3-硝基苯乙烯加氢反应中对3-乙烯基苯胺的转化率为152.3 h⁻¹，选择性为99%。这是迄今为止报道的最高的，比最先进的无贵金属M-N-C催化剂的活性至少高出一个数量级，显示了设计 SAC 配位环境的巨大潜力。

参考文献：

Zhou, D., Zhang, L., Liu, X. et al. Tuning the coordination environment of single-atom catalyst M-N-C towards selective hydrogenation of functionalized nitroarenes. Nano Res. (2021).

DOI: 10.1007/s12274-021-3511-z

https://doi.org/10.1007/s12274-021-3511-z