大工/太原理工/大化所Nature子刊：不饱和N、O配位调节单个铜中心电子排布，增强对苯的选择性氧化

以H₂O₂为氧化剂选择性氧化苯制苯酚(SOBP)是一种高效、环境友好的苯酚生产工艺。但一般的金属纳米粒子或金属络合物催化活性较低，对苯酚的选择性也较差。

Fe，Co，Cu基SACs在SOBP反应中具有良好的催化性能，但是其在H₂O₂/苯的摩尔比较低的情况下，催化活性很低。例如，当H₂O₂/苯的摩尔比为10:1甚至48:1时，苯的转化率较高；如果H₂O₂/苯摩尔比大于10:1，则H₂O₂的成本远远超过所生产的苯酚的价值，从而导致该SOBP工艺不能实际应用。

因此，开发一种实用的SOBP反应催化剂以在低H₂O₂/苯摩尔比下高效生产苯酚具有重要意义。

基于此，大连理工大学赵忠奎、太原理工大学章日光和中科大连化物所刘岳峰等成功地在N/C材料上制备了一种单原子Cu催化剂(Cu-N₁O₂ SA/CN)，并且该催化剂具有分离的Cu₁-N₁O₂中心。

所制备的Cu-N₁O₂ SA/CN催化剂在H₂O₂/苯的摩尔比为2:1时，苯转化率为83.7%，苯酚选择性为98.1%；H₂O₂/苯的摩尔比大于10:1时反应效果仍较好。

由于该催化剂具有较高的催化性能，且H₂O₂/苯的摩尔比为2:1，因此该工艺可以促进苯选择性氧化制苯酚的实际工业化生产。

密度泛函理论(DFT)计算表明，在Cu-N₁O₂ SA/CN催化剂中，Cu₁-N₁O₂中心O原子的亲电性增强、电荷转移能力增强以及Cu-3d轨道非占据态增大。

因此，独特的Cu₁-N₁O₂部分为SOBP提供了一条步骤少和能垒低的反应途径，导致TOF值远高于Cu₁-N₂和Cu₁-N₃位点。

综上，这项工作为调节单原子催化剂的电子排布提供了一种简便而有效的方法，也为设计其他具有独特配位结构的单原子催化剂以适应不同的反应提供了范例。

Regulating Electron Configuration of Single Cu Sites via Unsaturated N,O-Coordination for Sselective Oxidation of Benzene. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-34852-y