強(qiáng)金屬-載體相互作用（SMSI）對于穩(wěn)定小于2納米的金屬位點(diǎn)至關(guān)重要，例如單原子（M₁）或原子簇（M_n）。然而，由于過度相互作用導(dǎo)致活性與穩(wěn)定性往往不能兼顧，如何進(jìn)一步優(yōu)化納米位點(diǎn)以打破這一制衡仍然是一個重大挑戰(zhàn)。

針對這一挑戰(zhàn)，北京華電光大環(huán)境股份有限公司與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院上海高等研究院、美國佐治亞理工學(xué)院、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實驗室、中國科學(xué)院煤化所等科研單位合作，首次提出將SMSI與活性金屬-載體相互作用（RMSI）相結(jié)合的催化劑協(xié)同策略。

圖1.RMSI與SMSI的協(xié)同催化機(jī)制

全面的表征證實，SMSI穩(wěn)定了金屬并調(diào)節(jié)了單原子Ni₁向亞2納米的Ni_n位點(diǎn)的聚集。同時，RMSI通過充分激活載體中的P，最終生成亞2納米金屬磷化物Ni₂P簇（Ni₂P_n）。金屬-載體相互作用的協(xié)同作用觸發(fā)了Ni₂P_n的適應(yīng)性配位和電子結(jié)構(gòu)優(yōu)化，從而實現(xiàn)了期望的底物吸附-脫附動力學(xué)。Ni₂P_n位點(diǎn)對選擇性加氫的活性大大提高，目標(biāo)產(chǎn)物的形成速率分別比Ni₁和Ni_n位點(diǎn)高出20.2倍和3.0倍。

圖2. Ni₂P_n@PBNC催化劑的部分表征結(jié)果

工作發(fā)表在國際頂級期刊Angewandte Chemie International Edition（IF=16.6）上，這項工作不僅提供了一種通用的、可擴(kuò)展的合成亞2納米金屬磷化物簇的方法，而且豐富了金屬-載體相互作用（MSI）機(jī)制在非均相催化劑中的應(yīng)用，有助于打破活性與穩(wěn)定性之間的權(quán)衡，為開發(fā)新型高效催化劑提供了新思路。這種催化劑設(shè)計方法在提高特定化學(xué)反應(yīng)的選擇性和效率方面展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢，有望推動相關(guān)工業(yè)過程的綠色化和可持續(xù)發(fā)展。

論文信息：

鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202413788

標(biāo)題：Synergize Strong and Reactive Metal-Support Interactions to Construct Sub-2 nm Metal Phosphide Cluster for Enhanced Selective Hydrogenation Activities

作者列表：Zemin Chen, Xinyu Li, Guangyue Xu, Tianci Xiao, Dechen Wang, Chufei Wang, Kaihang Zhang, Jiong Li, Yang Pan, Yan Qiao, Ying Zhang

論文刊號：Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202413788.