对于单原子催化剂(SACs)来说，催化剂载体不仅是单原子的锚，而且是几何结构和电子结构的调节器，决定了其催化性能。选择合适的载体来制备具有均匀配位环境的SACs，对于获得最佳的性能和弄清SACs的结构和性质之间的关系至关重要。目前，实现这一目标仍然是一个重大挑战。
近日，中科院化学研究所Changyan Cao，Feng He利用Cu原子与石墨炔载体中双乙炔之间的d-π相互作用强的特点，提出了一种在温和条件下制备铜单原子锚定在具有均匀Cu1-C4单一位点的石墨炔（Cu1/GDY）上的有效而简单的方法。
文章要点
1）结合同步辐射X射线吸收光谱、X射线光电子能谱和密度泛函理论（DFT）计算确定了Cu原子结构。
2）在H2O2直接氧化苯制苯酚反应中，Cu1/GDY表现出比最先进的SACs更高的活性，室温下的周转频率为251 h−1，60 °C时的周转频率为1889 h−1。此外，在苯转化率高达86%的情况下，仍能保持较高的苯酚选择性(96%)，这得益于Cu1/GDY对苯吸附和苯酚解吸的疏水性和油性表面性质。
3）实验和密度泛函理论计算都表明，Cu1-C4单一位点更能有效地活化H2O2形成Cu=O键，这是苯氧化制苯酚的重要活性中间体。
本工作不仅为制备具有均匀金属-C4中心的GDY负载金属SACs提供了一条简便有效的途径，而且为过氧化氢生产苯酚提供了一种很有前途的苯羟基化催化剂。
参考文献
Jia Yu, et al, Uniform Single Atomic Cu1-C4 Sites Anchored in Graphdiyne for Hydroxylation of Benzene to Phenol, National Science Review, 2022
DOI: 10.1093/nsr/nwac018
https://doi.org/10.1093/nsr/nwac018
