近日，大連化物所電鏡技術(shù)研究組（DNL2002組）劉岳峰副研究員（第八批會(huì)員）等與意大利科學(xué)院ICCOM研究所Giuliano Giambastiani主任研究員等合作，在非金屬納米碳催化劑表面活性基團(tuán)作用機(jī)制的研究中取得新進(jìn)展。合作團(tuán)隊(duì)以不同的sp2和sp3雜化比例的納米金剛石為催化劑，研究了乙苯直接脫氫制苯乙烯反應(yīng)過(guò)程中納米碳催化劑表面活性基團(tuán)的催化作用及再生機(jī)制。 
苯乙烯（Styrene, ST），是工業(yè)上合成樹(shù)脂、合成橡膠等聚合材料的重要單體，可以通過(guò)乙苯（Ethylbenzene, EB）直接脫氫獲得。大量研究結(jié)果表明，納米碳催化材料的表面C=O基團(tuán)可以實(shí)現(xiàn)乙苯分子的脫氫轉(zhuǎn)化，然而在不同的納米碳材料上表現(xiàn)出不同的反應(yīng)本征活性，對(duì)活性氧基團(tuán)所處的微環(huán)境影響并無(wú)科學(xué)的認(rèn)識(shí)。 本工作中，合作團(tuán)隊(duì)在前期高效納米碳催化材料的表面化學(xué)結(jié)構(gòu)調(diào)控、可控合成與整體成型的研究基礎(chǔ)上（ACS Catalysis，2021；J. Hazardous Mater.，2021；Carbon，2020；J. Mater. Chem. A，2020)，選用納米金剛石作為乙苯脫氫反應(yīng)的研究對(duì)象，制備了不同的sp2和sp3雜化比例的納米金剛石催化劑，這類(lèi)具有sp2/sp3核殼結(jié)構(gòu)的雜化碳納米材料有助于闡明催化反應(yīng)中重要的構(gòu)—效關(guān)系。通過(guò)乙苯氧化脫氫（ODH）與直接脫氫（DDH）反應(yīng)相結(jié)合的循環(huán)路徑，以及電子顯微、譜學(xué)等表征、DFT理論計(jì)算作支撐，團(tuán)隊(duì)最終證明了sp3雜化立方晶型的納米金剛石邊緣上的鄰醌基團(tuán)，可作為高效地乙苯直接脫氫反應(yīng)的活性基團(tuán)并進(jìn)行催化循環(huán)再生。本研究為納米碳材料表面官能團(tuán)的微環(huán)境識(shí)別，以及在烷烴脫氫中活性位作用機(jī)制等方面提供了新的研究思路。 相關(guān)工作以“Assessing the Nature of Active Sites on Nanodiamonds as Metal-Free Catalysts for the EB-to-ST Direct Dehydrogenation Using a Catalytic Approach”為題，于近日發(fā)表在ACS Catalysis上，并被選為封面文章。該工作的第一作者是大連化物所DNL2002組聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生馮璐。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、遼寧省“興遼英才計(jì)劃”、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)以及中科院PIFI計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。 文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c00825 | 
