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《兰州大学报道双金属簇切割策略调控镧系超分子纳米反应器提升氮杂达参反应性能》

  • 来源专题：关键原材料知识服务平台
  • 编译者： 费鹏飞
  • 发布时间：2025-05-23

  • 3月4日，兰州大学在《Nature Communications》上发表题为“Regulation of lanthanide supramolecular nanoreactors via a bimetallic cluster cutting strategy to boost aza-Darzens reactions”的论文，报道双金属簇切割策略调控镧系超分子纳米反应器提升氮杂Darzens反应性能。

    超分子纳米反应器凭借可精细调控的腔体结构与主-客体分子识别特性，作为人工模拟酶日益受到关注。研究人员基于“双金属簇切割”策略，设计构建了三种具有不同空腔尺寸与活性位点的3d-4f金属超分子纳米笼（Zn2Er4L14、Zn4Er6L26及Zn2Er8L38）。三者对无额外添加剂的三组分氮杂达参（aza-Darzens）反应表现出差异催化活性，其中仅空腔最大且镧系中心最多的Zn2Er8L38对单/双取代N-芳基氮丙啶产物具有优异催化转化能力。主-客体关系研究表明，Zn2Er8L38在多组分反应中显著优于小空腔的Zn2Er4L14及少路易斯酸性位点的Zn4Er6L26，主要归因于纳米笼内禀限域效应与多重路易斯酸性位点的协同作用。这种通过“双金属簇切割”策略构建大窗口3d-4f纳米笼的方法，为开发高效超分子纳米反应器提供了新思路。

  • 原文来源：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54950-3
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  • 《纳米反应器中实现“闪电级”电场精准调控化学反应》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：冯瑞华
    • 发布时间：2019-06-24
    • 闪电是大自然中一种神奇而又具有巨大能量的现象，而在闪电中，局部的电场强度可以达到每米100万伏特以上，在这样的强电场下，一系列化学反应都可以发生。科研人员也在思考，能否制造出这样的强定向电场来实现对化学反应的精准调控从而为人类服务。 记者23日从厦门大学获悉，该校洪文晶教授团队与程俊教授、田中群教授、夏海平教授、白敏冬教授和兰州大学张浩力教授团队合作，在国际上首次利用高达每米1亿伏特的高强度定向电场，在纳米尺度的反应器中实现了对单个分子化学反应速率的选择性调控，为未来基于清洁能源的绿色化学合成提供了新思路。该研究成果22日在线发表于国际期刊《科学·进展》上。 化学反应的选择性调控因可以实现绿色、经济的化学品生产而成为化学化工研究人员长期追求的目标，而定向电场催化是具有高效调控能力的绿色技术之一。理论化学家预测，通过改变外加电场方向与化学反应中活化的化学键方向的夹角，可以选择性调控化学反应，以进行高效清洁的绿色化学合成。然而，这一理论预测迟迟无法被实验所证实。 针对这一挑战，该研究团队在国际上率先研发了高强度定向电场下研究化学反应速率的精密科学仪器技术，将单个有机分子定向地连接在两个原子级尺寸的电极之间，从而解决了化学反应中分子的朝向控制问题。在这一过程中，研究人员获得了对单个分子能产生一个强度比闪电中电场强度高出2到3个数量级的高强度定向电场，并发现在一个纳米尺度的反应器中，施加的高强度定向电场对于电场在反应轴方向有分量的化学反应，在反应速率方面有超过一个数量级的显著提升。
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  • 《青岛能源所开发出纳米反应器策略合成负载型双金属催化剂》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2020-08-01
    • 负载型双金属纳米催化剂是多相催化领域中一类重要的催化剂，被广泛应用于电化学、生物质转化、精细化工等各种催化过程。浸渍法是制备负载型金属催化剂最常用的方法，该方法操作简单，但可控性差，得到的双金属纳米粒子尺寸较大、粒径分布广、合金程度低，从而导致催化性能差，金属利用率低。液相中的种晶生长法可以实现对双金属纳米粒子尺寸、形貌和组成的精确调控；但是，通过胶体沉积的方法将其负载到载体上时，通常会出现金属纳米颗粒分布不均匀，部分区域团聚的现象，并且金属纳米粒子与载体间的相互作用较弱，也导致催化剂的稳定性差。因此，开发新的合成策略实现负载型双金属催化剂的高效、可控制备是非常必要的。 　　近日，青岛能源所王光辉研究员、江河清研究员联合中国科学院大连化物所刘健研究员开发了一种通用型的纳米反应器策略合成Pd基双金属催化剂。此策略将液相中的种晶生长法成功运用到固相中——通过化学配位作用将Pd纳米簇种晶和第二元金属前驱体均匀地引入到固相载体中，在还原过程中实现双金属的固相种晶生长，最终获得双金属纳米粒子尺寸、组成可控同时负载均匀的双金属催化剂。此策略操作简易过程简单，易于放大，可以合成多种Pd基双金属纳米催化剂（尺寸范围2~3 nm），包括PdAu、PdRu、PdCo、PdNi、PdZn、PdAg、PdCu等双金属纳米催化剂。进一步研究表明，与相应的单金属相比，Pd1Au1/4双金属催化剂在甲酸分解产氢中显示出增强的催化性能，证明了Pd和Au之间的协同效应。此外，该策略得到的催化剂载体具有珊瑚状结构，易于成型；成型后的催化剂对甲酸分解产氢仍具有良好的活性，TOF值可达3684 h-1，重复使用五次催化活性没有明显变化。该研究工作为负载型双金属催化剂的设计和制备提供了一种新的策略。 　　上述工作发表在《Materials Today》杂志上（DOI: 10.1016/j.mattod.2020.05.017），第一作者是青岛能源所的田正斌博士，通讯作者是中国科学院大连化物所的刘健研究员和青岛能源所的江河清研究员、王光辉研究员。该工作得到国家自然科学基金，中国科学院洁净能源创新研究院合作基金，所内合作基金等项目的资助。（文/图 田正斌）
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