中國(guó)粉體網(wǎng)訊 東京工業(yè)大學(xué)（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(yīng)的催化劑。該反應(yīng)是有機(jī)化學(xué)和藥物化學(xué)中最廣泛用于形成碳-碳鍵的反應(yīng)。相關(guān)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(guò)程的模擬反應(yīng)路徑。
據(jù)文章第一研究作者東京理工大學(xué)元素策略材料研究中心助理教授葉天南解釋說(shuō)，根據(jù)理論計(jì)算，Y3Pd2被認(rèn)為是有效的選擇。他說(shuō)：“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(qiáng)的電子捐贈(zèng)作用。這一特征促使我們將Y3Pd2作為鈴木偶聯(lián)反應(yīng)催化劑，因?yàn)闆Q速步驟的反應(yīng)勢(shì)壘可通過(guò)電子從駐極體轉(zhuǎn)移到基板來(lái)抑制。”
在實(shí)驗(yàn)室測(cè)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?fù)饺肓私饘匍g化合物的電子晶格中。葉天南進(jìn)一步解釋說(shuō)：“我們解決了迄今為止報(bào)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(diǎn)問(wèn)題。這可使催化劑在長(zhǎng)期使用過(guò)程中仍具有極其堅(jiān)固和穩(wěn)定的框架結(jié)構(gòu)，不會(huì)失活。”
催化劑的可重復(fù)使用性（最多20個(gè)循環(huán)）和Pd原子回收的相對(duì)容易性是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)性的重要一步。葉天南說(shuō)：”結(jié)合釔和鈀的想法是受現(xiàn)任斯坦福大學(xué)的Jens KehletNørskov的工作激發(fā)。2009年，Nørskov及其同事發(fā)表了有關(guān)鉑與早期過(guò)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(shí)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(guò)渡金屬組成）的新組合，目的是為化學(xué)工業(yè)開發(fā)效率更高的催化劑。
通過(guò)一系列的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，葉天南和他的團(tuán)隊(duì)證明，Y3Pd2具有很強(qiáng)的給電子效應(yīng)，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(duì)較低的表面積的問(wèn)題，研究小組使用了一種稱為球磨的粉碎技術(shù)，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(yīng)速率與表面積的增加成比例地增加。葉天南說(shuō)：“這些初步結(jié)果顯示該方法‘非常有前途’，同時(shí)還可以通過(guò)進(jìn)一步的納米結(jié)晶來(lái)提高催化性能�！�
文獻(xiàn)鏈接：DOI：10.1038 / s41467-019-13679-0
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）
注：圖片非商業(yè)用途，如侵權(quán)告知?jiǎng)h除
