PNAS: 通过控制配位环境提高石墨烯上钯系综的活性

在各种催化应用中，虽然在基材上原子分散的单原子催化剂（SAC）比纳米颗粒的原子效率高。然而其缺乏相邻的金属位点从而限制了其在一些重要工业反应中的应用，如脱卤、CO氧化和氢化，进而降低了SAC的催化性能。金属系综催化剂（Mn）是SAC的一个扩展概念，已成为克服此类限制的替代方案。受完全分离的SAC性能可以通过调整其配位环境（CE）来增强这一启发，华北电力大学牛军峰、耶鲁大学Jae-Hong Kim通过操纵Mn的CE来增强其催化活性。

本文要点：

1) 作者在掺杂石墨烯载体（Pdn/X石墨烯，其中X=O、S、B和N）上合成了一组Pd系综（Pd_n），并且作者发现，将S和N引入氧化石墨烯修饰了Pd_n的第一个壳层，可以分别将Pd–O转化为Pd–S和Pd–N。作者进一步发现，B掺杂剂通过充当第二壳层中的电子供体，显著调控了Pd_n的电子结构。

2) 作者研究了Pd_n/X石墨烯在选择性还原催化方面的性能，如溴酸盐还原、溴化有机氢化和水相CO₂还原。Pd_n/N-石墨烯通过降低速率限制步骤的活化能，即H₂解离成原子氢，具有优异的催化性能。这些结果共同表明，通过控制SAC的CE是优化和增强其催化性能的可行策略。

参考文献：

Dahong Huang et.al Enhancing the activity of Pd ensembles on graphene by manipulating coordination environment PNAS 2023

DOI: 10.1073/pnas.2216879120

https://doi.org/10.1073/pnas.2216879120