【综述】大连化物所高爽团队：杂原子掺杂碳材料非金属催化有机转化应用

设计开发非金属催化材料，无论从基础研究还是应用研究角度都是非常令人着迷的课题。非金属催化材料除具有低成本，高生物相容性，稳定性和可持续性等优点外，还会出人意料地使得反应以与传统金属催化剂不同的途径或机理进行。

因此，非金属材料已经改革和拓展了催化舞台。其中，碳是一类典型的非金属材料。一系列杂原子（如硼、氮、磷或硫等）的掺杂可提高纯碳材料催化活性甚至赋予其新的催化功能，这归因于结构扭曲和电荷密度变化引起的电子性质和表面物化性质特征。

大连化学物理研究所高爽研究员团队近年来设计以配位聚合物为前驱体合成自负载钴基氮掺杂介孔碳，其中钴以单原子或亚纳米形式存在，并应用于高效催化醇氨氧化制腈（Catal. Sci. Technol. 2016, 6, 5746）和醇酯化反应（Chin. J. Catal. 2018, 39, 1249）中。

随后，以多吡啶配体为前驱体设计合成了氮掺杂及氮、硼共掺杂介孔碳，首次分别实现了醇选择性制腈（Chem.Commun. 2017, 53, 1048）和酰胺（ACS Catal. 2018, 8, 9936）的非金属催化过程, 通过结合表征分析与实验结果确定了相应活性位。

最近，大连化学物理研究所高爽研究员团队综述了杂原子掺杂碳材料在氧化、氧化偶联、还原和氢化反应领域的催化应用，并着重强调杂原子是如何提高催化性能的。

这篇综述突出强调了催化剂构效关系，为先进非金属催化材料设计指引方向。该综述也提出了关于活性位的争议和催化剂设计的挑战。

文章发表在ChemCatChem, doi:10.1002/cctc.201900336

作者：Dr. Sensen Shang, Prof. Shuang Gao*