受阻路易斯酸碱对(FLP)作为一类新式的催化剂,近年来在小分子活化转化范畴展现出巨大潜力。FLP一般由空间位阻较大的路易斯酸和路易斯碱位点组成,因为空间位阻效果,酸碱之间没办法构成安稳的结合物,然后保留了各自的活性和反响性,能够协同活化小分子。传统的FLP催化剂大多散布在在均相催化范畴,存在催化剂别离困难、收回本钱高级问题。为客服这样一些问题,研讨人员开端探求固体外表FLP的规划和构筑,该办法将FLP的优异催化功能与多相催化剂易于别离收回的优势结合起来,具有宽广的使用远景。但是,开发高活性、高外表密度和高安稳性的多相FLP催化剂仍然是一个应战。
该研讨从数据库常见的晶体结构动身,系统分析了14种常见二元化合物,经过酸碱位点配位数及要害间隔比等参数,发现纤锌矿结构晶体(如GaN、ZnO、AlP)的(100)和(110)外表存在天然的FLP位点。外表一切阳离子和阴离子均可充任路易斯酸和路易斯碱位点,构成高密度的外表FLP活性位,是现在文献报导值的近三倍。更重要的是,榜首性原理分子动力学模仿标明,这些天然FLP即便在高温文反响性气氛下也能保持安稳,这关于实践使用至关重要。研讨团队进一步对纤锌矿外表的天然FLP位点的催化功能进行了深入研讨,发现天然FLP在活化H2、CH4和NH3等小分子方面表现出与Pt适当乃至更好的催化功能,这在某种程度上预示着天然FLP具有代替贵金属催化剂的巨大潜力。纤锌矿晶体外表FLP的优异催化功能源于其共同的电子结构。这项作业不只供给了一种在常见固体资料上取得高密度、高安稳FLP的简易且高效办法,更重要的是它提醒了自然界中就存在着高效的FLP催化资料,为多相催化剂的研制拓荒了新思路。
该研讨成果以“Finding Natural, Dense, and Stable Frustrated Lewis Pairs on Wurtzite Crystal Surfaces for Small-Molecule Activation”(发现纤锌矿外表天然、高密度和安稳的受阻路易斯酸碱对用于小分子活化)为题近来宣布在化学范畴世界威望期刊《Angewandte Chemie International Edition》(德国使用化学)上。西安交通大学化工学院博士生余希阳为论文的榜首作者,西安交通大学常春然教授和陕西师范大学刘忠文教授为论文的通讯作者,西安交通大学化工学院为论文的榜首完结单位。该项作业得到了国家自然科学基金面上项目(22078257)、联合基金重点项目U23A20112)、国家重点研制方案课题(2023YFA1506302)、以及西安交通大学高功能核算渠道等的支撑,特此称谢。

