澳大利亚悉尼大学Yuan Chen团队揭示了金属—氮—碳(M-N-C)单原子催化合成过氧化氢过程中金属中心的本征活性。相关研究成果于12月17日发表在《美国化学会志》。
M-N-C单原子催化剂(SACs)对许多重要的化学反应具有很高的催化活性。然而，由于目前的M-N-C催化剂缺乏明确的原子结构控制，对其内在催化活性的理解仍然不明确。
该文中，研究人员使用具有相同金属配位环境的共价有机框架SACs作为模型催化剂来阐明M-N-C SACs中各种金属中心的内在催化活性。通过6种3d过渡金属催化过氧化来发现pH通用活性趋势，其中Co的催化活性高。利用密度泛函计算方法对18种金属进行了研究，结果表明单个金属中心上O2*和HOOH*中间体(EO2* EHOOH*)结合能的差异是可靠热力学描述来预测金属中心催化活性。实验进一步验证了预测的Ir中心的高活性。
该文提出了一类结构明确的模型催化剂，并明确了H2O2合成中M-N-C SACs的金属中心的机理，该成果可进一步推广到其它反应中。
相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.0c10636