张涛院士、王爱琴研究员团队利用单原子催化剂与载体协同机制实现了乙烯羧甲酯化

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近日，我所催化与新材料研究室（十五室）张涛院士、王爱琴研究员团队在单原子催化乙烯羧甲酯化反应研究方面取得新进展。
　　乙烯羧甲酯化反应（乙烯、CO和甲醇反应生成丙酸甲酯）是工业上制备甲基丙烯酸甲酯的重要途径。与传统丙酮氰醇法、异丁烯氧化法等相比，该法具有原料来源广、原子经济性高、选择性高等优势。目前，该反应仍广泛使用钯-膦配合物为催化剂，并以硫酸、甲磺酸等强酸为助剂，存在催化剂分离困难、设备腐蚀等问题。

　　单原子催化剂作为一种特殊的无有机配体的单核多相催化剂，有望为传统均相催化的羰基化反应带来新的机会。本工作中，张涛、王爱琴团队研制了一种MoS2纳米片负载的Pt单原子催化剂Pt1/MoS2，其中Pt单原子和近邻配位不饱和的Mo原子组成Mo-S-Pt-S-Mo结构。得益于Pt单原子和载体的协同作用，Pt1/MoS2可在不添加酸助剂的条件下催化乙烯羧甲酯化反应，TOF值达320h-1，可媲美均相催化剂，而且具有优良的选择性和循环使用性能，在TOF值150h-1反应条件下选择性达到91%，且循环使用4次以后TOF值维持在90h-1，且无金属流失。该工作为推动烯烃羧酯化反应的多相化提供了新思路。
　　自2011年首次提出“单原子催化”概念以来，张涛、王爱琴团队一直致力于单原子催化相关研究，在配位环境调控（J. Am. Chem. Soc.，2017；Nat. Commun.，2019；Nat. Commun.，2021）、单原子催化特异性反应（ACS Catal.，2016；Adv. Mater.，2023）、活性位点动态演变（J. Am. Chem. Soc.，2021；J. Am. Chem. Soc.，2022）等方面取得系列进展，获得广泛关注。
　　相关成果以“Ethylene Methoxycarbonylation over Heterogeneous Pt1/MoS2 Single-Atom Catalyst: Metal-Support Concerted Catalysis”为题，发表在《美国化学会杂志》（Journal of the American Chemical Society）上，该文章的第一作者是我所1502组博士研究生王安。上述工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等项目的资助。（文/图 王安）
　　文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.3c10551
         文章来源：大连化物所
      王爱琴,大连化物所研究员。1968年出生于内蒙古，1986-1993年就读于大连理工大学石油化工系，分别获学士和硕士学位。之后到大连化物所工作，并于2001年获得大连化物所博士学位，2003年被聘为副研究员，2009年被聘为研究员。曾先后到香港城市大学、台湾大学从事博士后研究。现任航天催化与新材料研究室肼分解催化剂课题组副组长。承担国家973计划、国家自然科学基金等多项课题，发表SCI论文100余篇.
       张涛，男，汉族，1963年生。中共党员，博士，中国科学院大连化学物理研究所研究员。2013年当选为中国科学院院士。1989年在中国科学院大连化学物理研究所获博士学位，1989年至1990年在英国伯明翰大学做访问学者，回国后，历任大连化学物理研究所研究组副组长、组长、室主任、副所长、党委书记等职务，曾兼任国家催化工程技术研究中心主任，2007年2月至2017年2月任大连化学物理研究所所长。2016年12月任中国科学院副院长、党组成员。