大化所單原子催化研究取得新進展

　　近日，我所航天催化與新材料研究室張濤院士研究團隊在單原子催化研究方面取得新進展，首次證明了單原子催化劑可以具有與均相催化劑相當的催化活性。該研究工作獲得了審稿人的高度評價，以Hot Paper（TOP 10%）形式發表在Angew. Chem. Int. Ed.上，并被推薦為后封面文章（DOI：10.1002/anie.201607885）。

　　2011年，張濤研究團隊在國際上首次報道了單原子催化劑的制備與性能，并在此基礎上提出了“單原子催化”的概念，現已成為催化領域新的前沿與熱點之一，并入選了美國化學會C&EN 2016年“十大科研成果”。由于單原子催化劑具有均相催化劑的“獨立活性位點”和多相催化劑穩定易分離的特點，因而被認為有望成為連接均相與多相催化的“橋梁”，但一直未得到實驗證實。

　　利用氫甲酰化由烯烴和合成氣制備醛類精細化學品，是化工生產中最為重要的一類均相催化反應，該類精細化學品年產千萬噸，具有重要的應用前景。我所郎睿博士在喬波濤副研究員和張濤院士指導下，合成了氧化鋅納米線負載的銠單原子催化劑（Rh1/ZnOnw），在溫和的反應條件下將苯乙烯轉化為苯丙醛，催化效率與經典的均相催化劑（Wilkinson’s催化劑，Rh(PPh3)3Cl）相當。該過程中沒有發生烯烴C=C雙鍵加氫的副反應，化學選擇性高達99%，此外該體系還具有較好的底物適用性和穩定性。通過透射電鏡、原位紅外等表征手段證明Rh在載體上是以單原子的形式分散。在以往的單原子催化劑體系中，金屬原子多為正價態，通過原位XPS、原位XANES等表征判斷在該Rh1/ZnOnw催化劑上單原子Rh是以金屬態的形式存在的。該研究為單原子催化劑的應用提供了新思路，為均相催化劑的多相化提供了新的途徑。

　　 上述研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項和國家重點研發計劃“納米科技”重點專項等項目的資助。