Ledning af katalytiske egenskaber fra nedgravede overgangsmetaller til eksponerede inerte hovedgruppemetaller

Den elektroniske interaktion mellem begravet enkelt overgangsmetal og tilstødende aluminiumatomer via metallisk binding kan godt demonstreres.

Inspireret af forsvinden af ​​overfladeovergangsmetalarter på et aluminiumssubstrat efter udglødning udførte forskningsgruppen fra Zhenpeng Hu (School of Physics, Nankai University) tæthedsfunktionelle (DFT) beregninger. Nogle d-blok metaller har vist sig at udvise en selvspredning og synkende tendens og kan stabiliseres godt i undergrundsområdet af enkeltkrystal aluminium.

En ny undersøgelse om dette emne ledet af prof. Landong Li (College of Chemistry, Nankai University), prof. Zhenpeng Hu og prof. Fan Yang (School of Physical Science and Technology, ShanghaiTech University) vises i National Science Review .

Ifølge deres beregningsresultater begyndte Landong Li og Fan Yang at søge solide beviser på strukturen af ​​det unikke metalliske system (M/Al) og elektronoverførslen mellem overgangsmetaller og aluminiumssubstrat gennem scanning tunneling mikroskopi (STM).

Typisk er det konstateret, at både palladium og rhodium udelukkende lokaliserer i undergrundsområdet af Al(001) og Al(111) enkeltkrystaller som isolerede atomer med tydelig elektronoverførsel fra palladium eller rhodium til tilstødende aluminiumatomer.

Forskerholdet udførte derefter DFT-forudsigelser om de katalytiske egenskaber af M/Al i flere vigtige reaktioner, såsom acetylen semi-hydrogenering og propylenhydroformylering. De fandt ud af, at palladiums og rhodiums iboende katalytiske egenskaber kan føres til det yderste inerte aluminiumlag, hvilket afleder katalytisk aktive M/Al-systemer, selvom palladium- og rhodiumatomer er fuldstændigt begravet inde i aluminium-enkeltkrystal og utilgængelige for reaktionssubstrater.

Styret af teoretiske forudsigelser og overfladevidenskabelige observationer byggede teamet endelig rigtige hovedgruppemetalsystemer indeholdende begravede overgangsmetalcentre, der viste forventet katalytisk ydeevne i reaktionerne af alkyn-semi-hydrogenering, olefinhydroformylering og Suzuki-kobling. Disse resultater bekræfter yderligere, at de katalytiske egenskaber af nedgravede overgangsmetaller kan overføres til de eksponerede katalytisk inerte hovedgruppemetaller, dvs. den ledende katalyse.

Dette koncept kan give et effektivt skjold af de traditionelle aktive centre mod forgiftning eller udvaskning af det ledende lag, i modsætning til traditionelle understøttede systemer. Endnu vigtigere er det foreslået, at de katalytiske egenskaber af nedgravede overgangsmetaller kan reguleres præcist eller fuldstændigt ændres, når de passerer gennem det ledende lag.

Flere oplysninger: Xin Deng et al., Conductive catalysis by subsurface transition metals, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwae015

Leveret af Science China Press