近日，我校化学与材料科学学院万颖教授团队在Nature子刊《Nature Communications》上发表论文 “Breaking scaling relationships in alkynol semi-hydrogenation by manipulating interstitial atoms in Pd with d-electron gain”，打破过渡金属表面能量线性关系，实现金属催化剂在炔醇半加氢反应中活性与选择性的同时提高。上海师范大学为第一署名单位，21级博士生杨阳、朱小娟博士、20级博士生王丽丽为论文共同第一作者，上海师范大学万颖教授、复旦大学李伟教授、上海交通大学刘晰研究员为论文共同通讯作者。
Pd催化剂被广泛应用于炔醇半加氢反应中，然而由于关键吸附物种之间的吸附能存在线性关系（scaling relationship），提高选择性往往以牺牲活性为代价，例如商业Lindlar催化剂在2-甲基-3-丁炔-2-醇（MBY）半加氢反应中，对2-甲基-3-丁烯-2-醇（MBE）选择性可达到91%，但转化频率仅为0.17 s-1，因此工业生产中Pd的用量很大。
本文利用逆向原子扩散合成策略，得到有序介孔碳负载Pd间隙固溶体催化剂。p区元素（B、P、C、S、N）占据Pd晶格间隙，与Pd原子之间通过sp-d杂化发生电荷转移，实现了Pd的d电荷密度的精细调控。原位红外光谱实验结合DFT理论计算表明，随着Pd的d电荷密度增加，目标产物烯醇的吸附构型转变，从而打破原有的能量线性关系，同时提高了炔醇半加氢反应的转化率和选择性。具有最高d电荷密度的B和C共修饰Pd(B,C)间隙固溶体催化剂的转化频率高达2.84 s-1，是商业Lindlar催化剂的17倍；在MBY转化率接近100%时，MBE选择性仍可保持为约95%。
该研究工作得到了国家自然科学基金委、上海市教委、上海市科委的资金支持。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-30540-z
