硅氢加成反应是均相催化中规模最大的应用之一,均相Pt催化剂已广泛应用于该反应中,用于硅产品的工业化生产。然而,均相Pt催化剂存在许多问题,如不良副反应、催化剂残留物和一次性Pt消耗等。
近日,德国马克斯·普朗克胶体和界面研究所Markus Antonietti,Kairui Liu,宾夕法尼亚州立大学Michael J. Janik,东北农业大学杨帆教授报道了合成了一种腐殖质负载的缺电子Pt单原子催化剂(Pt1@ AHA_U_400),并将其用于硅氢加成反应,其表现出良好的活性(转化率高达3.0×107 h-1)和高选择性(>99%)。
文章要点
1)研究人员采用鹅掌楸合成了AHA。AHA的苯酚或羟基可通过与尿素的羰基化反应在高温下交联,从而得到一种特殊的多孔、不溶胀、坚硬的含碳材料。当缩合温度升高到400 °C时,AHA完全转变为AHA_U_400这样的硬碳材料,用碱(NaOH,1 M)处理后只得到透明的溶液相,没有溶解。AHA_U_400的高酚类含量使其成为稳定金属原子的良好载体。。将H2PtCl6与乙醇,水和AHA_U_400混合,并在室温下搅拌2 h。用于乙醇还原H2PtCl6,之后,过滤催化剂并在60 ℃下真空干燥24h得到Pt1@AHA-U-400。
2)密度泛函理论(DFT)计算表明,与传统的Pt纳米催化剂不同,Pt1@AHA-U-400催化剂的高性能源于分散的Pt单原子和Pt1原子的缺电子。此外,在循环实验中催化剂仍保持了优良的性能,表明该催化剂具有较高的稳定性。
参考文献
Kairui Liu, et al, Accelerated Anti-Markovnikov Alkene Hydrosilylation with Humic-Acid Supported Electron Deficient Platinum Single Atoms, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202109689
https://doi.org/10.1002/anie.202109689