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清华大学深圳国际研究生院李佳团队与化学系王定胜团队联合开发新型单原子催化剂

  单原子具有极大的比表面积和极高的原子利用率,因此在催化领域具有极大的应用前景。由于单原子具有极大的表面能,为抑制单原子团聚变为团簇,探索合适的衬底负载单原子来构成异质催化剂成为目前催化领域研究的热点。衬底的选取既需要保证单原子负载后具有活性,同时为单原子提供较强的结合能来尽可能提升单原子的负载量,从而提升单原子催化剂的催化效率。
  近日,清华大学深圳国际研究生院李佳团队与清华大学化学系王定胜团队合作,探索了一种可用于苯乙炔双硼化的新型的单原子催化剂体系。该体系利用多金属氧酸盐(POMs)来稳定分散的单原子铂,并利用三维金属有机骨架(MOFs)作为有限空间骨架来固定包含单原子铂的多金属氧酸盐,从而实现单原子铂的高分散性和高稳定性。进一步研究表明,由Keggin型磷钼酸(PMo)来负载单原子铂,并使用MIL-101型MOF制备得到的Pt1-PMo@MIL-101型异质催化剂在苯乙炔双硼化反应中的活性远高于传统使用金属有机框架稳定的纳米铂颗粒的活性。
  不同铂纳米材料(分散型铂纳米颗粒、铂单原子和固定型纳米颗粒、铂单原子)制备原理图
  李佳团队在研究Pt1-PMo@MIL-101型异质催化剂过程中发现,铂原子的准平面配位环境是决定其催化活性的关键。在标准的四方平面场中,Pt原子的d轨道被分裂为dxz(dyz)、dz2、dxy和dx2-y2轨道,而在PMo@MIL-101配位环境中,带有四个最近邻O原子的铂单原子具有非平面构型,得到的扭曲平面场将导致dxz和dyz轨道能级上移,导致dxz轨道由满填充变为半填充,从而保证铂单原子能够为反应中间产物的吸附提供活性中心。因此在单原子催化剂的研究中,单原子配位环境对单原子电子结构的影响是造成单原子催化剂性能变化的决定性因素,该结果在李佳团队和王定胜团队合作的另一个有关铜单原子配位环境的调控来提升铜单原子催化氧还原性能的工作中也得到了证实。
  (a) Pt1-PMo@MIL-101的结构和Pt1的放大配位环境(蓝色虚线方块);(b) 铂单原子d轨道的PDOS图;(c) Bpin2分子吸附后Pt1-PMo@MIL-101的结构;(d) Bpin2分子吸附后铂单原子d轨道的PDOS图
  在催化苯乙炔双硼化性能方面,合作者发现单原子型Pt1-PMo@MIL-101催化剂的转化率约为纳米颗粒型NPs@MIL-101催化剂的7倍。李佳团队采用第一性原理研究铂单原子型催化剂的和铂纳米团簇型催化剂的苯乙炔双硼化过程发现,铂单原子催化剂和铂纳米颗粒型催化剂对Bpin2分子吸附和炔键双硼化过程都有促进作用。在双硼化苯乙炔脱附过程中,铂纳米颗粒型催化剂对双硼化苯乙炔具有过强的结合作用,其脱附能远高于双硼化苯乙炔在铂单原子型催化剂上的脱附能(4.40eVvs.2.54eV)。因此反应过程中,单原子型Pt1-PMo@MIL-101催化剂不易被产物毒化,具有较优异的双硼化苯乙炔转化率。
  (a) 不同催化剂对苯乙炔双硼化的催化活性;(b) Pt1-PMo@MIL-101的循环催化性能;(c) Pt1-PMo@MIL-101和Pt(111)催化的苯乙炔双硼化反应的过程
  相关成果近日以"制备多金属氧酸盐为单原子稳定提供限制空间以提高其催化炔键双硼化的活性"(Fabricating polyoxometalates-stabilized single-atom site catalysts in confined space with enhanced activity for alkynes diboration)为题发表在《自然·通讯》(Nature Communications)上。清华大学国际研究生院李佳副教授和清华大学化学系王定胜副教授、李亚栋院士为本文通讯作者,论文第一作者为清华大学化学系博士后刘艺伟和清华-伯克利深圳学院博士生吴曦。

穿梭在山野之间,抡起锤子敲石头,她是一名修化石的女博士用燃烧的镁条将化石饰白凸显纹路。对一个年轻的女孩而言,奇装异服或许很酷,浓妆淡抹或许很美,但这些都不足以引起尹家一的兴趣,在她的心里装得最多的是一块块化石。今年27岁的尹家一,是中红色血脉党史军史上的今天10月31日浩瀚太空的中国标识来源新华社2013年10月31日,中国载人航天工程办公室对外正式发布中国载人航天工程标识及中国载人空间站货运飞船名称。载人空间站命名为天宫,核心舱命名为天和,实验舱命名为问天,实验红色血脉党史军史上的今天10月31日浩瀚太空的中国标识2013年10月31日,中国载人航天工程办公室对外正式发布中国载人航天工程标识及中国载人空间站货运飞船名称。载人空间站命名为天宫,核心舱命名为天和,实验舱命名为问天,实验舱命名为梦大运号卫星明年发射在50万米高空观赏更精彩的成都大运会大运号卫星模型封面新闻记者赖芳杰50万米高空中,以卫星视角观赏成都大运会,会是怎样的体验?11月24日,封面新闻从成都大运会航天技术类官方独家赞助商国星宇航获悉,以大运会赛事命名的核聚变的原理是什么?一次可以产生多少能量掌握后的前景有多大近几十年以来,人类的科技已经处于高速的发展之中了,目前全世界最尖端的科研技术,基本上都是用于核能航天等等领域的。而在这其中,就有一个暂时还没有解决的问题可控核聚变。之所以一定要将核科学家太阳极小期已得到证实,全球气温可能很快就会下降早已熟悉寒冷气候的渥太华人,在风雪中,胜似闲庭信步在一次独家采访中,科学家瓦伦蒂娜扎尔科娃表示,她在2015年发表的论文预测了2020年至2053年间太阳活动极小期的出现,而这一预能量不可能凭空出现,那么宇宙大爆炸的能量,从何而来?你是否好奇过宇宙诞生的原因?你更相信神创论还是宇宙大爆炸的说法?古人或许对于世界的认知是不完全的,并没现代在物理学的发展和各种证据证明的条件下来的客观和理性,关于世界的诞生却同样是月球玄武岩揭示了一个很干的月幔丨嫦娥五号水是生命之源地球之所以独特,在于她是太阳系唯一有海洋湖泊河流的星球。水是生命之源,是行星宜居的标志,因此行星是否有水是太阳系与系外生命探测的首要目标。我们所熟悉的水(H2O),它在九大行星变八大,冥王星为什么只能是矮行星?浩瀚的宇宙中,运动中的天体会相互吸引相互绕转,形成天体系统。地球所处的天体系统由低到高是地月系太阳系银河系和可观测宇宙。其中太阳系是由太阳行星及其卫星小行星等构成。什么是行星呢?国地球正在敲响警钟?卫星拍下全过程,400万吨巨兽正逼近我国卫星拍摄下惊人一幕,有一块巨大的陆地,正在向我国席卷而来?第七大陆的出现跟人类息息相关?自从1997年以来,这个漂浮在海上的第七大陆,就备受人们关注,但是没人想到多年后的今天,这个我们属于第5代人类,最成熟一代地球上曾先后出现过4代人类。(图片来源Adobestock)墨西哥著作梵蒂冈古抄本和存留至今的墨西哥的印地安文明的作品中,叙述到地球上曾先后出现过4代人类,再一次证明,地球上的人曾
中国再创奇迹,科学家成功将光封印一小时,打破世界纪录光速是目前已知自然界中最快的速度,想要把它留住,其难度是非常大的。曾在2013年的时候,德国达姆施塔特大学研究人员利用掺镨硅酸钇晶体,成功地让光停住并储存了60秒,这一成果轰动世界冰冻2。4万年的微生物复活,它与水熊虫一样,号称地表最强地球上的天然大冰柜,西伯利亚西伯利亚是北半球冬季最寒冷的地区之一,极端最低气温低于零下70,这里的一些区域常年处于冰天雪地的状态,并且还遍布各种永久冻土层。由于西伯利亚异常寒冷,因首个百毒不侵生命体问世,它是怎么被创造出来的?有何利弊?逆天的大肠杆菌诞生从古至今,病毒给人类带来的伤害是巨大的,且从未停止。你是否想过,要是能百毒不侵该有多好,不瞒你说,我也这么想过。虽然想归想,但确实感觉有点太扯了,可没想到啊,英国遇见甲虫令人惊叹的奇异甲虫标本一次看全。大自然的鬼斧神工狂热甲虫Beetlemania在伦敦的自然历史博物馆里,鞘翅目的标本大约有1000万份。每年大约有2000到3000个新标本被添加进来,这些收藏跨越了三个世纪,大概有19。5万种标超级血月今晚登场,关于它的传说并不科学,最全观景攻略奉上今晚(5月26日),夜空将上演超级月亮加月全食的景观,它既是今年唯一的一次月全食,同时也是最大的一次满月。这将是一场惊艳的天空秀,对于喜欢天文的朋友来说,是不容错过的。超级月亮的成大学教授挑战爱因斯坦,称已推翻相对论,还认为霍金是臆想家爱因斯坦的相对论被物理学奉为经典,它极大地改变了人类对宇宙和自然的常识性观念。但近日,河北燕山大学教授李子丰研究项目宣称已推翻了相对论,这个项目公示后引起了广泛的关注和讨论。李子丰粽子的甜咸之争又开始了,到底第一个问世的粽子是什么口味?今天是端午节,每到这种传统节日,我们除了开心的休息娱乐,还有最让人津津乐道的话题就是吃什么。由于南北饮食文化的差异,所以在吃上也是各不相同,比如元宵节北方吃元宵,南方吃汤圆,端午和科普日本拟将小龙虾定为外来入侵物种,为什么不把它吃掉呢?小龙虾在我国小吃美食食谱中占据着重要的一席之位,尤其是时值盛夏,再配上啤酒,它们已经成了大排档最受欢迎的黄金组合之一。近年来,小龙虾在我国持续火爆。2019年,我国小龙虾总产值达4范丞丞被发现反穿袜子,是迷糊大王没错了近日,有媒体在社交平台上曝出了范丞丞上班时的照片。可以看到,照片中的范丞丞穿着一件米色T恤和蓝色宽松牛仔裤,整个人打扮的相当休闲。本来是很帅的一张照片没错,可有细心的网友却发现了不动物界的运动奇才,谁是真的速度王者?谁又是耐力王者?在职业比赛中,很多球队都会选择用动物来为自己的团队命名,那么动物是否也擅长体育运动呢?接下来就给大家介绍一些运动能力堪比专业运动员的动物!快边吃便利蜂便利店的小零食边来一起看看吧!怎么能让喵星人配合你演戏?动物训练专家这样做的如果你养过猫或者平时接触猫较多,你应该就会知道喵星人是多么有个性,你让它向左,它非要往右你去楼下便利蜂便利店买东西,你家猫打死都不愿意和你一起去!大家有没有想过为何电影里的猫咪演员