低碳炔烃选择性加氢对于聚合级烯烃的制备至关重要。传统的贵金属Pd基催化剂在较为温和条件下具有优异活性，广泛应用于此类催化反应。考虑到Pd催化剂的使用成本等问题，研究者一直致力于寻找更具成本效益和效率的替代催化剂。Ni基催化剂因其在催化加氢反应中的巨大潜力而引起了学术界和工业界的广泛关注。
前期的研究工作表明，引入第二金属构筑Ni基金属间化合物催化剂，实现对金属Ni位点的隔离，可以促进目标产物烯烃的脱附并抑制其过度加氢等副反应，因而具有优越的炔烃加氢选择性。然而，这一位点隔离策略也削弱了炔烃分子的吸附，从而弱化了低温催化加氢的活性。因此，如何进一步提升这一类高选择性位点的加氢活性是研究的重点。
近日，华东理工大学的段学志教授、曹约强特聘研究员与上海高等研究院的李丽娜研究员合作，以NiGa金属间化合物催化剂为对象，利用双层金属氢氧化物材料（LDHs）的层间阴离子可交换性和结构拓扑转变特性，在NiGa金属间化合物表面嵌入单原子Pd，在保持NiGa催化剂高烯烃选择性的同时显著提升了其催化炔烃加氢的活性。
采用球差电镜、X射线吸收光谱等结构表征和理论计算对催化剂结构进行解析，结果表明引入的Pd物种以单原子的形式嵌入了NiGa金属间化合物表面。精细结构解析进一步证实了构筑的催化剂中（Pd1-NiGa）,单原子Pd位于NiGa金属间化合物表面中原有Ga位点上，形成了Pd1Ni2Ga1集团位点。
催化反应性能评价表明，Pd1-NiGa催化剂在乙烯和丙烯选择性超过96%时，乙炔和丙炔加氢活性均明显高于目前已报道的炔烃加氢催化剂。结合吸附构型解析、电子结构分析、原位红外光谱表征等机理研究手段，发现单原子Pd与Ga隔离的邻近Ni位点协同作用，实现了其与表面关键物种的构型匹配，促进了炔烃的σ-吸附和氢气的解离，同时促进了目标产物烯烃的脱附，呈现出优异的催化加氢性能。
在该工作中，单原子Pd与邻近Ni位点的协同作用在NiGa金属间化合物上展现出“点石成金”的效果，为进一步设计高性能炔烃加氢催化剂提供指导和新的思路。
论文信息
Embedding Single Pd Atoms on NiGa Intermetallic Surfaces for Efficient and Selective Alkyne Hydrogenation
Dr. Xiaohu Ge, Yundao Jing, Nina Fei, Kelin Yan, Yijing Liang, Prof. Yueqiang Cao, Prof. Jing Zhang, Prof. Gang Qian, Prof. Lina Li, Prof. Hao Jiang, Prof. Xinggui Zhou, Prof. Weikang Yuan, Prof. Xuezhi Duan
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202410979
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