清华大学王铁峰团队，最新Nature Synthesis!

第一作者：刘少雄

通讯作者：王铁峰

通讯单位：清华大学

王铁峰，化工系教授，工学博士，清华大学化工系化学工程专业， 2014获侯德榜化工科技青年奖，2012 教育部新世纪优秀人才支持计划，2009 北京市科技新星计划，主要研究领域为清洁能源化工、非均相催化和多相流反应器。（信息来源：http://www.imem.tsinghua.edu.cn/info/1332/2282.htm）

论文速览

由于催化材料上潜在活性位点的非均匀分布，以及在激活状态下活性位点结构的复杂演变，精确控制或识别单原子催化剂（SACs）中的配位环境仍然具有挑战性。

本论文提出一锅溶剂热法，在多种基于对苯二甲酸的金属-有机框架（MOFs）中精确锚定单个Pt(0)原子，构建了具有不同有机配位环境的明确活性位点。研究表明，通过功能团的影响，Pt₁位点在加氢反应和抗烧结方面表现出不同的催化活性。

通过机理研究揭示了Pt中心的电子态变化以及中间体在Pt位点上的吸附行为，发现Pt₁@UiO-66-Br具有最高的活性和出色的热稳定性，在高达300 °C的H₂氛围下没有金属聚集现象。该工作为孤立金属原子的精确环境修饰提供了策略，以实现更好的催化性能。

图文导读

图1：Pt₁@UiO-66-X的合成和可视化，和EDS元素面扫图展示了Pt₁@UiO-66的结构和Pt的分布。

图2：Pt₁@UiO-66-X的光谱表征和合成机理的机理研究。

图3：Pt₁@IRMOF-3和Pt₁@Fe-MIL-101–NH₂的表征。

图4：Pt₁@UiO-66-X (X =-Br, -NH₂, -I, -H)苯乙烯和硝基苯加氢催化性能比较。

图5：Pt₁@UiO-66–X的电子性质。

图6：Pt₁@UiO-66-NH₂和Pt₁@UiO-66-Br的热稳定性。

总结展望

本研究成功开发了一锅溶剂热法策略，用于在MOFs中锚定单个Pt原子，并研究了不同配位环境下的催化性能。实验结果表明，Pt₁@UiO-66–Br在苯乙烯和硝基苯的加氢反应中表现出最高的活性，且在高达300 °C的H₂氛围下显示出卓越的热稳定性，没有发生金属聚集。

通过DFT计算，研究了Pt与MOFs之间的电子相互作用，揭示了配体电子态对Pt中心催化活性的调控作用。本工作不仅为设计和合成具有优异性能的单原子催化剂提供了新的思路，也为理解活性位点的配位环境对催化反应的影响提供了深入的见解。

文献信息

标题：A one-pot strategy for anchoring single Pt atoms in MOFs with diverse coordination environments

期刊：Nature Synthesis

DOI：10.1038/s44160-024-00585-7

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