近日，江南大学化工学院刘小浩教授团队在构建P-Rh位对（Site Pair）活性中心高效催化CO2加氢制乙醇的研究工作中取得重要进展，这一研究成果在催化领域权威期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》上发表。该论文化工学院博士研究生郑珂为第一作者，刘小浩教授为通讯作者。
随着人们对全球变暖和可持续发展的日益关注，将温室气体二氧化碳通过加氢转化为高价值燃料和化学品对于实现碳中和与促进循环经济发展具有重要的现实意义。然而，由于CO2是一种热力学稳定且化学惰性的反应物分子，反应过程中可形成多种中间体，它们之间定向偶联形成更高碳数的单一产物极具挑战。
单原子催化剂（SACs）由于其完全暴露的活性位点和100%原子利用率，在多相催化研究领域中引起研究者极大兴趣。金属有机框架（MOF）及其衍生的碳纳米材料具有严格的金属离子和有机配体的周期性分布，通过将其分子孔道作为“笼”来封装和锚定金属活性位点，可实现活性金属的原子级分散。锌基沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-8）是一种经典的MOF材料，具有丰富的孔笼和可控的孔结构，使其有望成为制备单原子催化剂的模板。ZIF-8在惰性气氛中经高温焙烧后，可转化为氮掺杂的多孔碳材料。金属位点作为反应物活化和中间物种吸附位点，在碳基材料中引入杂原子可影响金属位点电子性质和其配位环境，杂原子也可参与反应物或中间物种的吸附活化，从而调控催化反应性能。根据文献调研，到目前为止，尚未有“非金属-金属位对活性中心（Nonmetal-Metal Site-Pair Active Sites）”应用于CO2加氢制乙醇的研究报道。
近日，江南大学化工学院刘小浩教授团队基于MOF材料有利于分散金属活性位点的优势，报道了一种新型铑基单原子催化剂。催化剂的合成过程为：将ZIF-8和Rh前驱体混合，利用MOF能够提供周期性分布空心笼的特点，通过微孔空间限域效应，将三苯基膦（PPh3）原位封装在ZIF-8的笼中。ZIF-8作为模板和含氮碳源，在惰性气氛下经高温热解后，磷取代原子分散的Rh-N4位点中的N，形成Rh-N3P1位点。通过这一简单策略，可以精准地调节Rh活性金属位点的配位结构和电子性质。
上述研究工作得到了国家重点研发计划项目课题（2023YFB4103201）、国家自然科学基金（22379053, 21878127）和中国博士后科学基金（2022M711358）的资助。
文章链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337324000419
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