环氧化是生产环氧苯乙烯的一种有效的化学工艺，但如何开发经济高效、环境友好的催化剂来促进该工艺仍然是一个巨大的挑战。

近日，清华大学王定胜教授，中科院高能物理研究所董俊才副研究员报道了一种以介孔石墨氮化碳为载体的单原子中心银催化剂（Ag₁/mpg-C₃N₄），其Ag负载量高达10.21 wt%，在所有Ag单原子催化剂中具有最高的负载量。

文章要点

1）研究人员首先利用氰胺与SiO₂的自缩合反应合成了mpg-C₃N₄催化剂。首先，通过SiO₂表面与氰胺的胺基之间的适当相互作用，将纳米  SiO₂均匀分散在氰胺中。然后，氰胺在高温下缩合生成C₃N4/SiO₂杂化产物。最后，将二氧化硅模板剂溶解，用NH₄HF₂溶液除去，得到介孔mpg-C₃N₄。接下来，研究人员采用简单的浸渍和热处理方法制备了Ag₁/mpg-C₃N₄催化剂。首先，将AgNO₃和mpg-C₃N₄混合在水中。然后，通过Ag⁺与芳香族氮基的适当相互作用，使Ag物种均匀分散在mpg-C₃N₄表面。将得到的杂化产物在高温下处理，合成了Ag₁/mpg-C₃N₄催化剂。

2）单原子位点的Ag取代了mpg-C₃N₄中的氮，具有Ag₁−C₂N₁结构。具有Ag₁−C₂N₁结构的Ag₁/mpg-C₃N₄催化剂对苯乙烯环氧化反应表现出优异的催化性能，具有优良的转化率（96%）和高选择性（81%）。这一性能优于类似的纳米Ag/mpg-C3N4催化剂和先前报道的催化剂。此外，密度泛函理论（DFT）计算表明，吸附的类超氧化物O₂物种和生成环氧苯乙烯的反应势垒比其他产物低得多，从而导致了Ag₁/mpg-C₃N₄催化剂具有较高的活性和选择性。

参考文献

Shubo Tian, et al, High-Loading Single-Atomic-Site Silver Catalysts with an Ag₁−C₂N₁ Structure Showing Superior Performance for Epoxidation of Styrene, ACS Catal. 2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c00455

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c00455