近日，在國家自然科學基金、國家重點研發計劃等支持下，中國石油大學（北京）新能源與材料學院李江副教授/李振興教授研究團隊聯合中國科學技術大學龍冉教授以及美國特拉華大學能源創新催化中心Dionisios G. Vlachos教授在生物質催化轉化領域取得重要研究進展。團隊發展了一種高活性，超低負載量單原子鐵基催化劑以實現生物質衍生醛類化合物的催化轉移氫化過程，成果發表在《Nature Communications》上（DOI：10.1038/s41467-023-42337-9），題目為：“Highly Active,Ultra-Low Loading Single-Atom Iron Catalysts for Catalytic Transfer Hydrogenation”。論文第一作者為新能源與材料學院博士研究生安志東，中國石油大學（北京）為第一完成單位。
高效且選擇性強的非貴金屬催化劑引起了催化領域研究人員廣泛的關注。作者通過將微量鐵飽和吸附在沸石咪唑骨架-8（ZIF-8）上后熱解制備出了一種高活性，超低負載量鐵基單原子催化劑（鐵負載量小于0.1 wt%），其在糠醛催化轉移氫化反應中的性能與文獻報道最先進的催化劑相媲美，且周轉頻率（TOF）比其他已報道的鐵基催化劑高出多達四個數量級。聯合同位素標記實驗、第一性原理模擬、光譜擬合以及實驗和動力學相關性研究揭示了合成過程中形成的結構柔性的吡咯Fe(II)-plN3是反應真實活性中心。底物適用性研究發現底物中-OH基團的酸性氫會影響轉移氫化選擇性。
(a)單原子Fe基催化劑合成示意圖；(b)各種催化劑的催化性能和周轉頻率（TOF）；(c)實驗和模擬X射線吸收光譜和分析。
《Nature Communications》是自然出版集團（Nature Publishing Group）旗下的一個著名刊物，以刊發多學科領域重大科研成果進展著稱，在國際上擁有廣泛的影響力。在最新發布的2022年科學期刊引用報告（Journal Citation Reports）中，《Nature Communications》的最新SCI影響因子為16.6。
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