M₁-N₄单原子催化剂

活性高一个数量级

通过调控金属原子d带中心，实现羟基自由基介导氧化反应的高效催化。

Duan, Jianglin · 周亚男 · Yujing, Ren · Fenli, Liu · Pengcheng, Deng · Man, Yang · 葛会宾 · Gao, Jie · 杨金龙 · 秦勇

ACS Catalysis 2023

具体参数

速率决定步骤自由能变化

{'zh': '0.06', 'en': '0.06'} eV

技术优势

活性高一个数量级

Fe₁-N₄位点在类Fenton和C-H键活化反应中活性比大多数负载型后过渡金属催化剂高至少10倍，接近贵金属水平。

生成•OH更省能

Fe₁-N₄生成•OH的速率决定步骤自由能变化仅为0.06 eV，是所有研究的M₁-N₄位点中最低的。

筛选有理论依据

氧化活性与d带中心呈正相关，通过调变掺杂金属即可预测并筛选高效催化剂。

应用场景

• 高级氧化水处理：类Fenton反应中高效产•OH降解有机污染物
• 单原子催化：为M₁-N₄位点的电子结构与活性关联提供理论指导
• C-H键活化：通过•OH诱导实现温和条件下的C-H键氧化活化