近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所張濤院士、劉曉艷研究員團隊在金催化研究方面取得新進展，采用鋅鋁水滑石負(fù)載的硫醇保護Au25原子團簇作為前驅(qū)體制得的納米金催化劑，在含有其它不飽和取代基團的芳香硝基化合物選擇加氫反應(yīng)中表現(xiàn)出較高的選擇性，相關(guān)研究成果發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.（DOI：10.1002/anie.201610736）上。
大連化物所納米金催化研究取得新進展
芳胺是合成各種醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、聚合物及精細(xì)化學(xué)品的重要中間體，其主要通過芳香硝基化合物選擇加氫獲得。當(dāng)?shù)孜镏泻衅渌伙柡突鶊F時，只還原反應(yīng)物分子中的硝基而保留其它易還原基團是一個挑戰(zhàn)。該研究團隊曾采用Pt單原子和準(zhǔn)單原子催化劑，通過準(zhǔn)確控制反應(yīng)溫度和時間，實現(xiàn)了該過程（Nat. Commun.，2014，5，5634）。但是，由于硝基和其它不飽和基團之間存在競爭吸附關(guān)系，隨著反應(yīng)底物中硝基濃度的降低，鉑族金屬催化劑仍難以避免與其它不飽和基團進行加氫反應(yīng)。近年來，該研究團隊在金催化研究方面取得了較好的積累，金催化劑因其對反應(yīng)物和產(chǎn)物吸附較弱，在很多反應(yīng)中表現(xiàn)出較高的選擇性（Nano Today，2013，8，403-416；J. Catal.，2013，308，258-271）。但是，將傳統(tǒng)金催化劑應(yīng)用于該反應(yīng)體系時，在底物完全轉(zhuǎn)化的條件下，目標(biāo)產(chǎn)物中的其它不飽和基團仍會不可避免地進一步加氫。
本工作中，該研究團隊采用環(huán)境友好的半胱氨酸作為保護劑，制得了原子數(shù)可控的Au25原子團簇，并將其作為金的前驅(qū)體負(fù)載于鋅鋁水滑石載體上。由于S與Au和Zn原子之間較強的相互作用，且金顆粒能夠在載體表面發(fā)生外延生長，使金原子簇得以高度分散，即使經(jīng)過500 高溫焙燒，仍不容易發(fā)生聚集長大，其平均粒徑保持在2nm。動力學(xué)研究表明，該催化劑在較寬的時間和溫度窗口范圍內(nèi)，能夠?qū)⑾趸揭蚁┺D(zhuǎn)化為氨基苯乙烯，并且可循環(huán)使用數(shù)次，目標(biāo)產(chǎn)物也仍能保持相當(dāng)高的選擇性。對比實驗結(jié)果顯示，該催化劑對-NO2加氫有很好的活性，而對C=C加氫則為惰性，這使該催化劑在含有其它不飽和基團的芳香硝基化合物的選擇加氫中具有獨特的優(yōu)勢。
上述工作得到國家自然科學(xué)基金、科技部國家重點研發(fā)計劃“納米科技”重點專項、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和教育部能源材料化學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心（iChem）的資助，并得到上海光源的支持。
