我院张剑副教授在国际权威期刊《Small》发表学术文章

负载型纳米催化剂在多相催化中发挥着重要作用，因其活性好、可重复使用、易于储存等优点在化工领域得到了广泛应用。开发这类催化剂的最终目标是使其在化学反应中达到优秀选择性、活性与稳定性的和谐统一。然而，由于负载型纳米催化剂的活性位点以金属原子聚集态的尺寸不均纳米颗粒（NP）为主，结构复杂且不均一，控制其选择性存在巨大障碍，特别是对于含有多个反应位点的特定反应。因此，根据目标反应的特点合理设计和合成具有突出选择性而不散失活性优势的理想纳米催化剂仍然是一个巨大的挑战。一般来说，纳米催化剂的催化过程起始于对反应物的吸附和活化。显然，反应物的不同反应位点对纳米颗粒上的活性位点的吸附和活化行为存在差异，控制其中副反应位点的吸附与活化行为同时维持升至促进主反应位点的吸附与活化行为无疑对于优化纳米催化剂的选择性至关重要。负载型单原子(SA)金属中心具有结构均匀性和电子特性可调的优点，有利于调节与反应物中反应位点的相互作用。因此，通过在纳米颗粒中引入客体SA金属中心来增强反应物的吸附，减弱副反应位点的活化，从而使反应朝着主反应位点的方向进行，有望提高纳米催化剂的选择性。

最近，我院张剑课题组与马萨诸塞大学阿默斯特分校的Zhou Lin课题组合作开发出了一种向小尺寸纳米Pd颗粒主体中引入SA Zn客体的合成策略。他们利用单宁酸分子对不同金属前驱体的稳定效应差异，在O掺杂碳(OC)复合的氧化铝上成功制备了含SA Zn嵌入小尺寸Pd NP的纳米Pd催化剂(Pd_nZn₁/OC/Al₂O₃)。该催化剂对含有硝基和碘作为两个氢化还原基团的对碘硝基苯的加氢反应中表现出了对于碘基的100%的氢化还原选择性和94%的收率得到硝基苯，明显优于用类似合成方法制备的纯Pd纳米催化剂(Pd_n/OC/Al₂O₃)的选择性。理论研究证明，在纯Pd NP上，碘和硝基都有被Pd原子活化和氢化的趋势，一旦Pd NP掺杂了一些SA Zn物种，发现碘基仍然与表面的Pd原子结合，而硝基则倾向于与SA Zn相互作用。硝基在Zn原子上的良好吸附避免了其在Pd原子上的活化和还原，从而大大提高了Pd_nZn₁/OC/Al₂O₃在加氢反应中的保硝选择性。这项工作将为利用客体SA金属位点的优势调控纳米催化剂的选择性，合理设计性能更好的多相催化剂提供有价值的参考。

此项工作以《Inserting Single-Atom Zn by Tannic Acid Confinement To Regulate the Selectivity of Pd Nanocatalysts for Hydrogenation Reactions 》为题近期发表在 Small (Pub Date 2022-12-22, DOI: 10.1002/smll.202206052)上，澳门新葡平台网址8883为第一通讯单位，我院2021级硕士研究生张莎莎为论文第一作者，我院张剑副教授为论文通讯作者。