研究概述
對於單原子催化劑（SACs），靠近金屬位點的摻雜劑對其催化效能有顯著影響。然而，遠離金屬中心的摻雜劑的影響及其作用機理仍需進一步闡明。
基於此，2024年10月24日， 福州大學林森教授 、中國科學院大連化學物理研究所林堅研究員 在國際期刊 Angewandte Chemie International Edition 發表題為【Regulating Peripheral Nitrogen Dopants in Single-Atom Catalysts to Enhance Propane Dehydrogenation】的研究論文。
在此，研究人員以銥單原子催化劑（ Ir1 SAC） 為重點，對石墨烯基SACs中外圍氮摻雜物的調節進行了密度泛函理論（DFT）計算的研究，用於丙烷去氫（PDH)）。研究發現與僅具有第一和第二殼層N物種的密集摻雜模型相比，增加N摻雜劑和Ir1位點之間的距離會導致反應過程的能量變化不同。
作者提出的隨機摻雜模型從統計學上證明了在更遠的殼層中增加N摻雜劑不僅增強了Ir1的活性，而且保持了對丙烯的高選擇性，並透過實驗驗證了這一點。隨機N摻雜劑對Ir1的d帶中心的調制有效改變了反應中間體的結合強度，從而最佳化了PDH的勢能面。這些結果加深了對金屬中心附近摻雜態的理解，並為多相催化中的摻雜工程提供了重要的啟示。
圖文解讀
圖1：N摻雜的Ir1 SACs上PDH反應由致密態變為非致密態
圖2：不同含氮量的Ir1/NC及其對PDH反應的催化效能
圖3：在Ir1/NC上使用SDMs進行PDH反應的結構-功能關系
文獻資訊
Regulating Peripheral Nitrogen Dopants in Single-Atom Catalysts to Enhance Propane Dehydrogenation,
Angewandte Chemie International Edition
,
2024
. https://doi.org/10.1002/anie.202416912.
