婁陽ACS Catalysis:二維 1T-MoS2邊緣位點(diǎn)促進(jìn)馬來酸酐選擇性加氫 2023年11月1日 下午2:51 ? T, 頭條, 百家, 頂刊 ? 閱讀 8 江南大學(xué)婁陽等人課題組報(bào)道二維 MoS2 用于非均相選擇性加氫馬來酸酐 (MAH),一個(gè)工業(yè)上重要的加氫反應(yīng), MoS2展現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能,催化活性達(dá)到100%,并且產(chǎn)物琥珀酸酐 (SA)的選擇性高達(dá)100%。比反應(yīng)速率隨著 1T 相 MoS2 的比例增加而線性增加,證實(shí)1T-MoS2 對 MAH 到 SA 的優(yōu)異本征活性。1T-MoS2 的氧化 Mo 邊緣上的富電子 Mo 位點(diǎn)形成袋狀活性位點(diǎn)(HO-Mo-S-Mo-S-Mo-OH),由于空間效應(yīng)限制MAH 吸附模式,并進(jìn)一步促進(jìn)1T-MoS2 中 Mo4+ 的巡游電子導(dǎo)致 H2 活化。 DFT計(jì)算研究 MAH 在二維 MoS2 納米片和 c-MoS2 催化劑上的選擇性加氫機(jī)理。由于在 2D MoS2 的氧化邊緣存在懸空氧 (O-Mo) 構(gòu)型,因此,二維 MoS2 納米片由具有 O 空位邊緣的 Mo 封端 1T-MoS2 建模,形成具有口袋狀幾何結(jié)構(gòu)的活性中心(O-Mo-S-Mo-S-Mo-O);c-MoS2 由厚納米片組成,因此,c-MoS2 催化劑由具有三層結(jié)構(gòu)的塊狀 2H-MoS2 建模。 緊接著,DFT計(jì)算二維 MoS2 納米片MAH 選擇性加氫的反應(yīng)機(jī)理。MAH 氫化成 SA 包含五個(gè)步驟。在二維 MoS2 邊緣具有袋狀結(jié)構(gòu)的 Mo 位點(diǎn)(氧空位)對 MAH 的吸附模式具有獨(dú)特的空間限制效應(yīng),顯著增強(qiáng)MAH 向SA理想產(chǎn)物的選擇性轉(zhuǎn)化。HO-Mo-S-Mo-S-Mo-OH 構(gòu)型的兩個(gè) Mo (O) 原子之間的距離為 6.0 ?,OH 和 Mo 的 H 之間的高度為 2.5 ?,而 MAH 分子的分子長度和寬度分別為 4.5 和 3.2 ?。 因此,只有MAH以頂部模式吸附在 MoS2 邊緣的袋狀 Mo 活性位點(diǎn)(O 空位位點(diǎn))上,MAH 的 C=C 鍵和暴露的 Mo 位點(diǎn)之間具有適當(dāng)?shù)木嚯x(2.35 ?),其能量變化為-2.13 eV的。然后,H2 以 -0.54 eV 的能量變化吸附在同一 Mo 位點(diǎn)。之后,H2 解離,產(chǎn)生的一個(gè) H 原子隨后轉(zhuǎn)移到 MAH 分子中,形成氫化的 MAH 中間體(*MAHH),其能量變化為 0.64 eV,能壘為 1.02 eV;然后,H2 的第二個(gè) H 原子轉(zhuǎn)移到 *MAHH 中,形成一個(gè)吸附的 SA 分子,其能量變化為 0.65 eV,能壘為 1.28 eV;最后,SA 分子從 Mo 位點(diǎn)解吸,能量變化為 -0.33 eV。以上結(jié)果表明MAH催化加氫中的最大能壘為 1.28 eV,表明反應(yīng)途徑在能量上是有利的;該能壘對應(yīng)于H2解離步驟和第一個(gè)H原子轉(zhuǎn)移到吸附的MAH中,表明H2解離是該反應(yīng)的限速步驟。 DFT進(jìn)一步計(jì)算c-MoS2催化MAH加氫機(jī)理。c-MoS2具有較差的H2 活化能力,H2 在 c-MoS2 上的吸附的能量變化為0.07 eV,表明 H2 難以有效地吸附在 c-MoS2 表面;與此同時(shí),H2 的解離的反應(yīng)勢壘高達(dá)2.34 eV,表明 c-MoS2 不具備 活化H2的能力。 Yi Zhao, Kuan Chang, et al. Noble Metal-Free 2D 1T-MoS2 Edge Sites Boosting Selective Hydrogenation of Maleic Anhydride. ACS Catal. 2022, 12, 8986?8994 https://doi.org/10.1021/acscatal.2c02122 原創(chuàng)文章,作者:Gloria,如若轉(zhuǎn)載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.xiubac.cn/index.php/2023/11/01/f8759e0fb1/ 催化 贊 (0) 0 生成海報(bào) 相關(guān)推薦 ?四單位聯(lián)合JMCA:氟化Mxene提升雪花狀納米Pt的析氫活性 2023年10月10日 AFM:一種用于鈉離子電池的新型高穩(wěn)定氟化物正極! 2023年10月14日 劍橋大學(xué),Nature Chemistry! 2025年1月13日 Nature重磅!任性了不是?位錯(cuò)還能“走走停?!?! 2023年11月18日 浙江大學(xué),重磅Science! 2023年12月16日 「領(lǐng)軍人物」+「國家優(yōu)青」,聯(lián)合發(fā)JACS! 2024年5月26日