中國粉體網(wǎng)訊 東京工業(yè)大學（Tokyo Tech）的研究人員已經(jīng)開發(fā)了一種由釔和鈀（Y3Pd2）組成的駐極體材料，作為Suzuki交叉偶聯(lián)反應的催化劑。該反應是有機化學和藥物化學中最廣泛用于形成碳-碳鍵的反應。相關研究成果發(fā)表在《自然通訊》。
將碳-碳鍵與Y3Pd2連接催化鈴木交叉偶聯(lián)過程的模擬反應路徑。
據(jù)文章第一研究作者東京理工大學元素策略材料研究中心助理教授葉天南解釋說，根據(jù)理論計算，Y3Pd2被認為是有效的選擇。他說：“在一種電子化合物中，陰離子電子被困在間隙位置，通常具有很強的電子捐贈作用。這一特征促使我們將Y3Pd2作為鈴木偶聯(lián)反應催化劑，因為決速步驟的反應勢壘可通過電子從駐極體轉(zhuǎn)移到基板來抑制。”
在實驗室測試中，Y3Pd2催化活性比純Pd催化劑高十倍，活化能降低35％。使Y3Pd2如此高效和穩(wěn)定的原因是，活性Pd原子成功地摻入了金屬間化合物的電子晶格中。葉天南進一步解釋說：“我們解決了迄今為止報道的其他系統(tǒng)中普遍發(fā)生的晶格中穩(wěn)定Pd活性位點問題。這可使催化劑在長期使用過程中仍具有極其堅固和穩(wěn)定的框架結構，不會失活。”
催化劑的可重復使用性（最多20個循環(huán)）和Pd原子回收的相對容易性是進一步實現(xiàn)化學工業(yè)可持續(xù)性的重要一步。葉天南說：”結合釔和鈀的想法是受現(xiàn)任斯坦福大學的Jens KehletNørskov的工作激發(fā)。2009年，Nørskov及其同事發(fā)表了有關鉑與早期過渡金屬（包括釔）合金化的催化劑的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。從那時起，許多小組一直在研究金屬間化合物（由稀土金屬和活性過渡金屬組成）的新組合，目的是為化學工業(yè)開發(fā)效率更高的催化劑。
通過一系列的計算和實驗研究，葉天南和他的團隊證明，Y3Pd2具有很強的給電子效應，具有低功函和高載流子密度，這些特征使催化劑能夠以較低的活化度工作。能量比純鈀催化劑高。
為了解決Y3Pd2相對較低的表面積的問題，研究小組使用了一種稱為球磨的粉碎技術，并比較了使用庚烷和乙醇等不同溶劑的催化活性。在迄今為止的所有樣本中，研究小組發(fā)現(xiàn)鈴木偶聯(lián)反應速率與表面積的增加成比例地增加。葉天南說：“這些初步結果顯示該方法‘非常有前途’，同時還可以通過進一步的納米結晶來提高催化性能。”
文獻鏈接：DOI：10.1038 / s41467-019-13679-0
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）
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