通过调控钌催化剂的晶格应力实现硝基化合物的高效

　　苯胺类化合物是制备药物、聚合物、除草剂和其它精细化学品的中间体，其制备方法通常是对带有还原官能团的硝基化合物进行加氢。然而，由于底物分子同时含有两个或多个还原基团，对其高效选择性加氢显得尤为困难。清华大学化学系王定胜、李亚栋教授等结合实验与理论计算两个方面，报道了一种通过调变钌催化剂晶格应力实现硝基化合物高效选择性加氢的新策略，相关研究成果发表在2017年8月15日的《Angew. Chem. Int. Ed.》上。 

　　图1 Ru-Co 催化剂（a）电镜表征和（b）几何相位分析，（c-f）同步辐射谱 

　　该研究组通过纳米晶液相调控技术合成了钴为核、钌为壳的哑铃型钴-钌纳米颗粒。球差电镜结合几何相位分析表明钴的加入可以调变钌的晶格应力；同步辐射表征进一步证明催化剂的调控合成会改变Ru的键长以及与钴之间的相互作用，进而改变钌的晶格应力。在四硝基苯乙烯加氢反应中，具有3％晶格压缩的钌可以实现对四氨基苯乙烯的99%的选择性和优异的稳定性，远高于金属钌催化剂（四氨基苯乙烯选择性为66%）。密度泛函计算进一步证实优化催化剂的晶格应力可以高选择性的实现硝基的氢化，同时抑制烯烃的氢化。 

　　该研究为设计高选择性的金属催化剂提供了新的借鉴思路。在这个工作中，在北京同步辐射装置开展1W1B线站开展的XAFS实验帮助该研究组分析了催化剂在调变过程中Ru键长的变化以及和Co之间的相互作用，为材料的精细结构提供了直接证据。清华大学化学系王定胜教授认为：“利用同步辐射技术开展纳米晶表面结构的精细表征让我们重新认识纳米晶微结构和性能的关系，为理性设计催化剂指明了方向。未来同步辐射技术将会更广泛的应用与纳米结构的精细表征中”。 

　　发表文章： 

　　Junjie Mao, Wenxing Chen, Wenming Sun, Zheng Chen, Jiajing Pei, Dongsheng He, Chunlin Lv, Dingsheng Wang,* and Yadong Li*, Rational Control of the Selectivity of a Ruthenium Catalyst for Hydrogenation of 4-Nitrostyrene by Strain Regulation. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 11971-11975.