CoO尺寸效应调控多相氢甲酰化反应选择性的研究

《Journal of Energy Chemistry》：The size effect of CoO on the selectivity of heterogeneous hydroformylation

本文系统研究了CoO纳米颗粒与单原子位点在多孔有机聚合物（POPs-NVP）载体上的尺寸效应，揭示了CoO尺寸通过调控钴物种电子密度分布（局部阳离子电荷）进而决定氢甲酰化（hydroformylation）与烯烃氢化（hydrogenation）路径选择性的机制，为设计高效钴基多相催化剂提供了重要理论依据。

　　

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催化剂结构与反应性能

通过上述方法成功合成了两种不同尺寸的钴基催化剂（图1a）。高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）图像显示，一种催化剂中钴以CoO纳米颗粒形式存在，另一种则呈现CoO单原子位点特征。CoO单原子位点进一步通过电子顺磁共振（EPR）谱图结果证实（图S1）。我们将这两种不同分散度的催化剂分别命名为CoO-NP/POPs-NVP（纳米颗粒）和CoO-SS/POPs-NVP（单原子位点）。

结论

本工作成功合成了两种新型钴基多相催化剂。CoO-NP/POPs-NVP（具有CoO纳米颗粒）在氢甲酰化反应中表现出优异的活性和稳定性，而CoO-SS/POPs-NVP（具有CoO单原子位点）则更倾向于催化烯烃氢化反应。与CoO-SS/POPs-NVP催化剂相比，CoO-NP/POPs-NVP催化剂缺陷丰富的表面上的钴物种呈现出较低的氧化态。CoO-NP/POPs-NVP中CoO纳米颗粒的优化局部阳离子电荷特性，使其在催化性能上可与某些铑基催化剂相媲美。