單原子位點(diǎn)催化劑，以其經(jīng)濟(jì)性和高活性，越來越引起很多研究者的關(guān)注。而單原子載體的研究是單原子位點(diǎn)催化劑研究的核心科學(xué)之一。負(fù)載單原子的載體不僅影響單原子的穩(wěn)定性，也影響其電子結(jié)構(gòu)，從而影響其催化性能。因此，探索和開發(fā)新型支撐材料和新方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。清華大學(xué)化學(xué)系一個(gè)研究組首次利用能源儲(chǔ)存領(lǐng)域的新型明星材料，二維碳化物，Ti₃C₂ 作為單原子的載體并對(duì)其CO₂有效功能化應(yīng)用進(jìn)行研究，相關(guān)的研究成果發(fā)表在2019年1月30日的《J. Am. Chem. Soc.》上。 

　　該研究組利用Ti₃C₂ MXene豐富的Ti缺陷和自身的還原特性，通過自還原-穩(wěn)定的方法將高價(jià)態(tài)貴金屬穩(wěn)定在Ti缺陷處。得到的單原子Pt催化劑，Pt₁/Ti₃-xC₂T_y，可以在常壓下，通過酰胺化反應(yīng)，將溫室氣體CO2作為C源被固定在酰胺化合物中，從而得到高附加值的酰胺類化學(xué)品。理論計(jì)算證明，在整個(gè)反應(yīng)過程中，相比于Pt顆粒，Pt₁/Ti₃-xC₂T_y催化劑的單位點(diǎn)Pt具有更高的反應(yīng)活性。這些結(jié)果的發(fā)現(xiàn)不但為單原子催化劑的合成提供了新的指導(dǎo)，同時(shí)也首次嘗試了MXene這一類材料在有機(jī)催化領(lǐng)域的應(yīng)用，為其打開了在有機(jī)催化領(lǐng)域新的應(yīng)用空間。該工作被選為同期封面文章，并且被美國(guó)化學(xué)會(huì)發(fā)行的新聞周刊《Chemical & Engineering News》以“MXene serves as support material for single-atom catalysts”為題特別報(bào)道。 

　　https://cen.acs.org/materials/nanomaterials/MXene-serves-support-material-single/97/i8 

　　圖1 (a) Pt L3邊的XANES譜；(b) EXAFS譜; (c)小波變換圖；(e) 結(jié)構(gòu)模型 

　　圖1為利用北京同步輻射裝置（BSRF）1W1B-XAFS實(shí)驗(yàn)站X射線吸收譜學(xué)實(shí)驗(yàn)獲得Pt₁/Ti₃-xC₂T_y催化劑結(jié)構(gòu)模型。圖1a為Pt L3邊的XANES譜，得出Pt₁/Ti₃-xC₂T_y中單原子Pt的價(jià)態(tài)為Pt⁰到Pt⁴⁺。而圖1b-c中EXAFS譜和小波變換圖，顯示Pt₁/Ti₃-xC₂T_y中存在Pt-C鍵，而沒有Pt-Pt鍵，證明Pt單分散狀態(tài)存在。最后通過R空間擬合，得出其具體的單原子Pt周圍的配位數(shù)和鍵長(zhǎng)鍵角等結(jié)構(gòu)信息從而得出其最合理的原子結(jié)構(gòu)圖（圖1d）。這些結(jié)果為深刻地理解其催化反應(yīng)機(jī)理奠定了基礎(chǔ)。 

　　發(fā)表文章： 

　　Di Zhao,Δ Zheng Chen,Δ Wenjuan YangΔ Shoujie Liu, Xun Zhang, Yi Yu, Weng-Chon Cheong, Lirong Zheng, Fuqiang Ren, Guobing Ying, Xing Cao, Dingsheng Wang, Qing Peng, Guoxiu Wang, and Chen Chen* MXene (Ti₃C₂) Vacancy-Confined Single-Atom Catalyst for Efficient Functionalization of CO2, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 4086-4093.