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唐军旺院士Nat. Commum.：新工艺！苯酚的选择性高达92.6%！

来源：时间：2023-08-14 17:19:58 浏览：1526次

第一作者：Jijia Xie

通讯作者：唐军旺院士

通讯单位：英国伦敦大学学院/清华大学

DOI: 10.1038/s41467-023-40160-w

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研究背景

由于苯在水中的溶解度很低，利用水不利于苯的转化。同时，使用单一有机溶剂（如乙腈）或单一气相可以最大限度地增加反应物和催化剂之间的接触，且会导致过量的氧化剂和不稳定的苯酚产物的混合。为使苯一步氧化，提高预期苯酚产物的选择性，应该调节局部环境，避免富含氧化剂的环境。基于此，英国伦敦大学学院/清华大学唐军旺院士等人在P25上制备了复杂的原子铜包覆的Pd纳米结构，以降低苯活化的能垒，避免过氧化。为了进一步避免其他副产品的生产，设计了一种前所未有的四相界面光催化工艺。结果表明，催化剂Pd-Cu/P25具有非常高的活性，更重要的是，碳选择性对苯酚的转变达到92.7%，导致Pd_0.006Cu_0.002/P25样品上Cu催化位点的最高周转数（TON），超过10万。

02

文章要点

1、作者在P25上制备了复杂的原子铜包覆的Pd纳米结构。优化后的样品对苯酚的选择性最高，为92.6%，产代率为4833 µmol g^-1h^-1。与此同时，Pd_0.006Cu_0.002/P25（相对于最外部的Cu物种）达到了最高的TON，超过10万（或TOF为2.7 s^-1）。

2、通过结构表征、同位素标记、动力学分析、光谱测量和DFT计算，Pd-Cu共装饰样品的优越活性可以归因于P25向Pd-Cu纳米结构的有效空穴转移。水作为促进剂也被证明是对苯酚高选择性的关键。更重要的是，Pd-Cu纳米结构能够通过控制对苯酚的低能途径，避免苯基物质的二聚，来控制对苯酚的选择性。此外，在悬浮系统中优化的界面反应策略可产生一个氧化-精益环境，自发地保护高价值的产品免受过度氧化。

3、该工作中的反应体系具有很强的潜力，易于在商业连续搅拌罐反应器中扩大。这种新颖的光催化剂和反应体系的设计方案可以为高度对称分子的选择性转换开辟一条经济的途径。

03

图文展示