对于多相催化剂，活性金属中心与配位原子间形成键合力，这一配位化学键的性质对催化剂的性能有着重要的影响。然而，多相催化剂的配位环境往往难以调控的，因而很难通过对配位环境与其活性之间的关系。化学键的性质受其极性调控，因可以通过调节多相催化剂中配位键的极性来调控其催化活性。近日，清华大学的李亚栋院士和王定胜副教授等人合作，提出了一种二元有效控制多相Cu催化剂中Cu-O键极性的方法，可以提高其在硼氢化反应中的催化活性。他们首先通过湿法浸渍的方法在氧化铈纳米棒(CeO2)载体上构建了具有弱极性Cu-O键的单原子位点Cu催化剂。随后，他们利用密胺树脂高温热解还原氧化铈的策略，成功得到具有强极性Cu-O键的氧化铈纳米棒负载的单原子位点Cu催化剂。研究发现，经过密胺树脂热解还原处理后的催化剂中的单原子位点Cu中心的电子密度降低，氧化铈表面的配位O原子的电子密度升高。这一电子密度的改变显著增加了Cu-O键的偶极矩，即Cu-O键的极性得到了增强。而且，具有强极性Cu-O键的催化剂表现出明显高于具有弱极性Cu-O键的催化剂的催化活性。该工作提高了对化学键性质与催化性能之间的相关性的理解，为设计制备更高性能的多相催化剂提供了一种新的思路。
Jian Zhang, Ziyun Wang, Wenxing Chen, Yu Xiong, Weng-Chon Cheong, Lirong Zheng, Wensheng Yan, Lin Gu, Chen Chen,, Qing Peng, P. Hu, Dingsheng Wang, Yadong Li. Tuning Polarity of Cu-O Bond in Heterogeneous Cu Catalyst to Promote Additive-free Hydroboration of Alkynes. Chem, 2020.
DOI: 10.1016/j.chempr.2019.12.021
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2019.12.021
