開(kāi)發(fā)新型單原子催化劑（SAC），以實(shí)現(xiàn)最大的原子利用率，這在有機(jī)合成中是迫切需要的。在此，報(bào)道了氮摻石墨烯上的鈷基SA（SACo@NG），氮含量高達(dá)4.1 wt％。各種表征結(jié)果表明，單分散的Co原子與N原子配位形成堅(jiān)固且高度有效的催化中心，以活化過(guò)氧單硫酸鹽（PMS），實(shí)現(xiàn)有機(jī)選擇性氧化。SACo@NG/PMS系統(tǒng)對(duì)苯甲醇（BzOH）進(jìn)行選擇性氧化時(shí)，顯示出較高的轉(zhuǎn)換效率（90％以上），在溫和條件下實(shí)驗(yàn)180分鐘。自由基和非自由基過(guò)程均發(fā)生在BzOH的選擇性氧化中，但非自由基氧化發(fā)揮主要作用，SACo@NG表面先吸附BzOH/PMS，隨后通過(guò)碳基質(zhì)進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移。
Figure 1. SACo@NG的結(jié)構(gòu)表征。a）SACo@NG的SEM圖像，b）TEM圖像c）SACo@NG的HAADF-STEM圖像。d）HAADF圖像，和相應(yīng)的EDS映射，比例尺為60 nm。e）SACo@NG的HRTEM圖像，和f）AC-STEM環(huán)形暗場(chǎng)（ADF）圖像。
Figure 2. SACo@NG的化學(xué)環(huán)境和組成。 a）SACo@NG復(fù)合材料的XPS分析。b）SACo@NG，Co箔和CoPc的NEXAFS光譜（Co L邊緣）。多個(gè)樣品的c XANES Co L邊緣光譜，和d）相應(yīng)的傅立葉變換圖。
Figure 3. SACo@NG表面上氧化BzOH時(shí)，自由基清除劑對(duì)該反應(yīng)的影響。a）叔丁醇用量，b）乙醇用量。 c）在NG和CoNP@NG上氧化BzOH時(shí)，全部EtOH劑量對(duì)該反應(yīng)的影響。d）在SACo@NG上氧化BzH時(shí)， 全部EtOH劑量對(duì)該反應(yīng)的影響。
Figure 4. SACo@NG表面上進(jìn)行PMS活化和BzOH氧化的可能機(jī)理。
該研究工作由澳大利亞科廷科技大學(xué)Shaomin Liu課題組，于2020年發(fā)表在Small期刊上。原文：Cobalt Single Atoms Embedded in Nitrogen-Doped Graphene for Selective Oxidation of Benzyl Alcohol by Activated Peroxymonosulfate。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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