在过沸点环境下，通过双原子Ir–N4/Pt–N4催化剂利用平行反应路径实现甲酸氧化的突破性进展

单原子催化剂存在脱附-电荷转移过程缓慢的问题。本研究提出Ir-N4/Pt-N4双原子催化剂，在过沸腾点环境中形成Pt促进H吸附、Ir特异性结合羰基的双路径机制，氢键网络被破坏显著提升催化活性，质子转移路径能量降低，实现125.9 A mg?1的突破性能，超越单原子催化剂和商业Ir/C催化剂。

　　

摘要

单原子催化剂（SACs）在氧化复杂的多原子分子（例如含C/H/O的物种）时，由于活性位点简单以及羰基/C─H键串联氧化路径繁琐，导致脱附-电荷转移过程较为缓慢。本文提出了一种新型的原子分散Ir–N₄/Pt–N₄催化剂（Ir₁–Pt₁ NC），能够实现高效的双路径反应，即Pt负责激活H原子的吸附，而相邻的Ir位点在过沸点环境下特异性结合羰基（C═O）。经过验证的Ir–N₄/Pt–N₄双隔离配位结构能够调节d带中心，从而显著降低能量障碍，形成新的平行双路径机制，极大提高了催化动力学并加快了电荷转移过程。分子动力学（MD）模拟显示，甲酸（FA）溶液中的强氢键网络会阻碍分子扩散，而过沸点操作可以显著削弱FA分子的氢键作用，从而实现“双重增强”效果。这种“过沸点下氢键解离的双原子催化剂”策略展现了前所未有的催化性能：其质量活性达到125.9 A mg^?1，远超现有单原子催化剂（10–30 A mg^?1）和商用铱碳（Ir/C）催化剂（0.1 A mg^?1），为甲酸氧化（FAOR）及其他小有机分子的快速降解提供了一种新的“结构+环境”双重调控方法。

图形摘要

本研究报道了一种双原子Ir-N₄/Pt-N₄催化剂，它同时实现了Pt激活H原子吸附和Ir结合羰基基团的平行反应路径。结合过沸点操作破坏抑制性氢键网络，该催化剂在甲酸氧化中的质量活性达到了创纪录的125.9 A mg^?1，远超传统催化剂。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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