北大深研院Advanced Science：链状石墨烯包覆Ni-Cu稀释合金，增强选择性水相催化加氢

催化加氢在石油化工和精细化工等领域有着广泛的应用。其中，非均相催化剂具有高活性、高选择性和高稳定性等特点，在催化加氢领域具有广阔的应用前景。目前，为了实现反应的高选择性，“活性位点隔离“策略被证明是有效的，如调控金属-载体相互作用、将活性金属纳米粒子限制在多孔载体中、形成双金属合金以及构建单原子催化剂等；为了提高催化剂的稳定性，人们采用纳米空间和界面限制策略，特别是用保护性碳层封装，来防止金属纳米颗粒的浸出和烧结。然而，催化剂的可控合成同时兼顾金属保护和反应位点活化仍然是一个巨大的挑战。

近日，北京大学深圳研究生院杨世和、高金强和洪梅等通过热分解Cu/Ni MOF，制备了链状石墨烯包覆的Ni-Cu稀释合金催化剂CuNi_X@OC，它不仅表现出可控的壳层厚度和金属-载体相互作用，而且表现出协同双金属合金效应。

实验结果表明，最优的CuNi_0.05@OC催化剂在常压下催化对氯硝基苯(p-CNB)和对硝基苯酚(p-NP)以及糠醛(FF)转移氢化反应(CTH)中表现出优异的活性和选择性。同时，CuNi_0.05@OC的饱和磁化强度为20.5 emu g⁻¹，这使得催化剂更容易被回收；并且CuNi_0.05@OC在经过6次循环使用或者暴露在空气中6天后，仍然具有优异的催化性能。

机理研究和理论计算表明，CuNi_0.05@OC中的金属-载体相互作用、原子分离的活性位点、合金效应、应变效应和缺陷等可以调节活性位点上的电子密度，促进其对反应中间体的特异性吸附，从而提高反应的活性和选择性；而多孔碳结构能够保护活性中心不被氧化和防止浸出，使得催化剂在连续反应中保持较高的催化活性。

总的来说，该项工作为开发实用的多相催化剂提供了一个简单的策略，使稀释合金和功能性碳包覆之间发挥协同效应。

Graphene chainmail shelled dilute Ni-Cu alloy for selective and robust aqueous phase catalytic hydrogenation. Advanced Science, 2024. DOI: 10.1002/advs.202304349

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