设计合理的活性中心结构，明确活性中心的结构−活性关系，对于缩小Cu基和贵金属基氯乙烯生产催化体系之间的巨大活性差距具有重要意义。

近日，浙江工业大学李小年校长，赵佳报道了一种简单的可控热方法来制备一系列Cu单原子催化剂，范围从标准的无空位缺陷CuCl₃−N到空位缺陷CuCl₂V−N（“V”表示空位），再到无空位缺陷的CuN₄。

文章要点

1）研究发现，逐渐释放的C−Cl衍生物促进了高温下空位缺陷的产生， Cu基和贵金属基体系在空位-缺陷位点上的活性差距从经典的37倍缩小到1.5倍。

2）动力学分析表明，乙炔和氯化氢在CuCl₂V−N和CuN₄上的竞争吸附比单一的氯化氢在CuCl₃−N和CuN₄上的吸附对催化性能的贡献更大。此外，当CuCl₂V−N位点被乙炔占据并吸附时，反应能垒从35降至24 kJ/mol，表明乙炔单次活化比乙炔和氯化氢双活化更有利于催化活性。

3）研究人员通过密度泛函理论（DFT）计算揭示了空位缺陷CuCl₂V−N位点上催化的特殊反应机理，即空位缺陷不仅影响底物的活化行为，而且调节反应途径。

4）在高浓度氯乙烯和H₂S杂质的相互作用下，催化剂仍能保持良好的催化性能。

这项工作为在催化剂设计和提高催化活性中可控合成金属单原子的空位-缺陷位点开辟了一扇新的窗口。

参考文献

Bolin Wang, et al, Controllable Synthesis of Vacancy-Defect Cu Site and Its Catalysis for the Manufacture of Vinyl Chloride Monomer, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c01921

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c01921