【催化】Nat. Commun.：浙工大王建国、李小年团队在载体调控钯催化剂领域研究新进展

导读

近日，浙江工业大学化学工程学院工业催化学科王建国教授、李小年教授团队在载体调控钯催化剂领域研究新进展，相关成果发表在Nature Communications上。

炔烃及衍生物半加氢是制备聚合物和系列高端精细化学品的关键反应之一。目前最广泛使用的林德拉催化剂通过引入锡、铅等金属离 子或者喹啉、吡啶等含氮化合物等改性剂以提高选择性，但林德拉催化剂存在活性低、稳定性差、重金属污染等系列问题，开发一种高活性、高选择性、无需抑制剂的钯基炔烃半加氢催化剂具有重要意义。

浙江工业大学化学工程学院工业催化学科王建国教授、李小年教授团队长期聚焦该问题，利用载体调控负载钯的几何及电子结构性质，优化炔烃半加氢性能及避免抑制剂的使用。在前期工作中，团队提出了载体“复合”和载体“单原子改性”策略，构建的氧空缺二氧化钛复合碳载体负载Pd催化剂和单原子镍掺杂三氧化二铝载体负载钯催化剂在炔的半加氢反应中表现出优异的活性、选择性和稳定性。在最新研究中，团队采用多尺度模拟与实验相结合的方法，在理论模拟指导下，发展了一种利用二维碳化铌诱导生成三配位钯烯的策略，实现了室温条件下苯乙炔的高效选择性加氢，并且该催化剂对于其它27种炔类化合物具有普适性。

载体调控负载钯结构与性质的研究思路

该工作首次在室温、无需模板剂和无需还原剂的条件下构筑了两层钯烯，钯烯中钯原子的配位数仅为3，表现为椅式六元环的几何结构。该结构使反应过程中与烯烃配位的有效钯原子数减少，促进生成烯烃的快速脱附，使催化剂表现出优异的催化性能。以苯乙炔为模型底物，催化剂的转换频率为10372 h-1，是工业常用林德拉催化剂的24倍，选择性高达96%。通过第一性原理计算结合含覆盖度依赖的动力学定量分析手段，揭示了三配位钯烯催化剂性能优异的深层原因在于其极大地促进了目标产物的扩散能力，进而避免烯烃过加氢现象的发生。

上述成果以“Tripodal Pd metallenes mediated by Nb2C MXenes for boosting alkynes semihydrogenation”为题于2023年2月7日被《Nature Communications》在线报道。浙江工业大学为第一单位，王建国教授、李小年教授和姚子豪博士为通讯作者，魏中哲副教授为第一作者，在读博士研究生赵梓江为论文共同第一作者。该工作获得国家自然科学基金 (2200821, U21A20298, 22141001)、浙江省自然科学基金（LQ21B060005）和浙江工业大学省属高校基本科研业务费项目（RF-A2022011）及企业项目的支持。球差电镜工作由中国科技大学林岳教授完成。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36378-3

第一作者：

浙江工业大学化学工程学院副教授，博导，先后入选2018“博新计划”、浙江工业大学“十四五”高层次人才培育对象。主要从事高效多组分复合催化剂的研制及其在精细化工品和高端化学品合成领域的热催化研究。以通讯作者/第一作者在Nat. Commun.、 ACS Catal.、Chin. J. Catal.、Green Chem.、J. Mater. Chem. A等顶尖国际学术期刊发表论文18篇，以第一发明人授权国家发明专利4项，承担多项国家自然科学基金、省部级纵向课题和横向项目。

来源：浙江工业大学