近日，中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員張濤，大連化物所研究員王愛琴團隊在單原子催化乙烯羧甲酯化反應研究方面取得新進展。
乙烯羧甲酯化反應（乙烯、CO和甲醇反應生成丙酸甲酯）是工業(yè)上制備甲基丙烯酸甲酯的重要途徑。與傳統(tǒng)丙酮氰醇法、異丁烯氧化法等相比，該法具有原料來源廣、原子經(jīng)濟性高、選擇性高等優(yōu)勢。目前，該反應仍廣泛使用鈀-膦配合物為催化劑，并以硫酸、甲磺酸等強酸為助劑，存在催化劑分離困難、設備腐蝕等問題。
大連化物所利用單原子催化劑與載體協(xié)同機制實現(xiàn)了乙烯羧甲酯化
單原子催化劑作為一種特殊的無有機配體的單核多相催化劑，有望為傳統(tǒng)均相催化的羰基化反應帶來新的機會。本工作中，張濤、王愛琴團隊研制了一種MoS2納米片負載的Pt單原子催化劑Pt1/MoS2，其中Pt單原子和近鄰配位不飽和的Mo原子組成Mo-S-Pt-S-Mo結構。得益于Pt單原子和載體的協(xié)同作用，Pt1/MoS2可在不添加酸助劑的條件下催化乙烯羧甲酯化反應，TOF值達320h-1，可媲美均相催化劑，而且具有優(yōu)良的選擇性和循環(huán)使用性能，在TOF值150h-1反應條件下選擇性達到91%，且循環(huán)使用4次以后TOF值維持在90h-1，且無金屬流失。該工作為推動烯烴羧酯化反應的多相化提供了新思路。
自2011年首次提出“單原子催化”概念以來，張濤、王愛琴團隊一直致力于單原子催化相關研究，在配位環(huán)境調(diào)控（J. Am. Chem. Soc.，2017；Nat. Commun.，2019；Nat. Commun.，2021）、單原子催化特異性反應（ACS Catal.，2016；Adv. Mater.，2023）、活性位點動態(tài)演變（J. Am. Chem. Soc.，2021；J. Am. Chem. Soc.，2022）等方面取得系列進展，獲得廣泛關注。
相關成果以“Ethylene Methoxycarbonylation over Heterogeneous Pt1/MoS2 Single-Atom Catalyst: Metal-Support Concerted Catalysis”為題，發(fā)表在《美國化學會雜志》（Journal of the American Chemical Society）上，該文章的第一作者是大連化物所博士研究生王安。上述工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中國科學院穩(wěn)定支持基礎研究領域青年團隊計劃等項目的資助。
