东油/扬大/中科大Small：用于高效无受体脱氢偶联反应的多相单原子钴催化剂

对单原子催化剂（SACs）中金属活性位点的基本了解对于高性能催化剂的开发非常重要且具有挑战性。

基于此，东北石油大学李智君教授，扬州大学王洋副教授，中国科技大学徐倩研究员（共同通讯作者）等人报道了一种简便的熔盐辅助方法，通过协同强极化力和金属-载体相互作用在V₂O₅上构建可重复使用且高效的多相单原子钴催化剂（Co₁/V₂O₅）。在醇和胺的无受体脱氢偶联（ADC）反应中，该催化剂具有优异的催化效率。

本文通过DFT计算探究了该催化剂的电子结构和潜在催化机制。电子局域函数（ELF）结果表明，当孤立的Co原子被固定在V₂O₅表面时，Co-O键的电子结构更加活跃和离域，这种较高的共价性证实了在CO₁/V₂O₅中存在很强的金属-载体相互作用。

Co₁/V₂O₅和Co团簇/V₂O₅的电荷密度差分图也证明了Co原子向附近O原子的电荷转移。投影态密度（PDOS）也表明Co原子和O原子之间存在强烈的轨道混合。

由于苯甲醇脱氢生成苯甲醛是ADC反应的速率决定步骤，本文进一步研究了Co₁/V₂O₅和Co团簇/V₂O₅的烷氧基反应路径和能量分布。首先活化的O-H原子转移到Co₁/V₂O₅中Co位点附近的O原子上，然后亚甲基上的C-H原子转移到另一个O原子上生成苯甲醛。

结果表明，Co₁/V₂O₅具有独特的金属配位环境和很强的电子金属-载体相互作用，可以显著降低苯甲醇脱氢的能垒，从而极大地促进ADC反应。

A Heterogeneous Single Atom Cobalt Catalyst for Highly Efficient Acceptorless Dehydrogenative Coupling Reactions. Small, 2023, DOI: 10.1002/smll.202207941.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202207941.

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东油/扬大/中科大Small：用于高效无受体脱氢偶联反应的多相单原子钴催化剂

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