PDA包覆多孔二氧化硅负载Pt催化剂的氢硅加成反应活性与循环稳定性研究

本研究针对均相Pt催化剂不可回收及资源浪费问题，通过在多孔SiO2 表面调控聚多巴胺(PDA)包覆度，构建了系列SiO2 -PDA-Pt非均相催化剂。结果表明，适度PDA涂层可优化Pt0 物种含量及稳定性，使催化剂在甲基二氯硅烷与1-辛烯/烯丙基氰的氢硅加成反应中保持六次循环高活性，为贵金属高效利用提供新策略。

　　

硅材料在现代工业中扮演着不可或缺的角色，从医疗器械到电子封装，其应用遍布各行各业。而连接有机与无机世界的桥梁——氢硅加成反应，正是制备这些硅基材料的关键步骤。传统均相铂催化剂如Speier和Karstedt体系虽高效，却如同"一次性餐具"，使用后难以回收，不仅造成贵金属资源浪费，残留的铂还会污染产物。随着绿色化学理念的深入，如何让铂催化剂"循环上岗"成为学界亟待解决的难题。

中国科学院的研究团队独辟蹊径，从海洋贻贝的粘附特性中获得灵感，利用聚多巴胺(PDA)这种仿生材料作为"分子胶水"和"电子银行"，在多孔二氧化硅(SiO₂
)表面构建了可调控的Pt纳米反应器。他们通过精细控制PDA的包覆程度，制备出三种SiO₂
-PDA-Pt催化剂，并系统考察了其对极性(烯丙基氰)和非极性(1-辛烯)底物的氢硅加成反应性能。相关成果发表在《Journal of Organometallic Chemistry》上，为设计可回收贵金属催化剂提供了新思路。

研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)确认PDA成功包覆，X射线光电子能谱(XPS)解析Pt物种价态分布，透射电子显微镜(TEM)观察金属分散情况。通过对比不同PDA包覆度催化剂的Pt负载量、氧化态比例及循环稳定性，揭示了材料结构与性能的构效关系。

【结构表征】FTIR谱图中1104 cm^-1
和473 cm^-1
处的Si-O-Si特征峰证实了SiO₂
骨架完整性，而1630 cm^-1
处的N-H弯曲振动表明PDA成功修饰。XPS分析显示适度PDA包覆能促进Pt⁴⁺
前体还原为活性更高的Pt⁰
物种，其比例高达58.3%。

【催化性能】在甲基二氯硅烷与1-辛烯的反应中，PDA包覆度最低的催化剂表现出最优活性(转化率>99%)，这归因于其较高的Pt⁰
含量(48.7%)和适宜的金属-载体相互作用。值得注意的是，该催化剂经六次循环后仍保持90%以上活性，突破了传统均相催化剂不可回收的瓶颈。

【机理探讨】研究人员提出"双刃剑效应"：PDA过少导致Pt锚定位点不足，过多则阻碍底物传质。适度的PDA层既能通过邻苯二酚/胺基稳定Pt纳米颗粒，又能维持介孔通道畅通，实现活性与稳定性的完美平衡。

这项研究不仅证实了PDA在调控贵金属催化剂中的"一石三鸟"作用——作为粘附层、还原剂和稳定剂，更重要的是建立了载体表面化学修饰与催化性能的定量关系。该策略可延伸至其他贵金属催化体系，为开发高效、可回收的工业催化剂提供了普适性设计原则。正如文中所言："最低PDA包覆度的催化剂意外展现出最佳循环性能"，这一发现颠覆了"修饰越多越好"的传统认知，彰显了精准界面调控在催化材料设计中的核心价值。