芬兰科学院 碳氧键氢化反应中使用的铜催化剂的原子结构
甲醛H2CO(左边)，在模拟中用作模型分子，从铜中提取两个氢；它们移动到碳氧键上，使分子变成简单的醇(右边是甲醇CH3OH)
反应后，附近的一个氢分子(蓝色，左边)在铜中分裂成两个氢原子
学分:萨米马洛拉，Jyvä大学；skyl & # 228 芬兰耶夫斯凯勒大学和中国厦门大学纳米科学中心的研究人员发现了当酮分子变成醇分子时，纳米尺度的铜粒子是如何改变碳氧键的
在有机分子中发现的碳-氧和碳-碳键的改性是催化反应中的重要中间阶段，在该阶段中原料被转化为有价值的最终产品
在单个粒子的原子结构水平上理解催化剂的操作使得开发具有所需特征的催化剂成为可能，例如使它们对特定的最终产品有效和有选择性
这项研究发表在《美国化学学会纳米》杂志上
在芬兰，这项研究由科学院教授汉努·哈克宁领导
本研究中使用的催化铜颗粒由厦门大学制造并进行结构表征，其在氢化反应中改变强碳氧键的操作由耶瓦斯基勒大学纳米科学中心的研究人员通过计算机模拟进行研究
通过x光衍射和核磁共振光谱确定了铜颗粒的精确原子结构
发现颗粒含有25个铜原子和10个氢原子，有18个硫醇保护颗粒表面
虽然厦门的实验工作显示了其在酮的催化氢化中的优异性能，但是模拟预测结合到颗粒的铜芯上的氢起到储氢的作用，在反应过程中向碳-氧键释放两个氢原子
当一个氢分子从其周围附着在粒子上分裂成两个氢原子，并再次结合到铜芯上时，氢储存在反应后被重新填充(见图)
在厦门进行的核磁共振测量揭示了反应的中间产物，这证实了计算模型的预测
“由于实验和模拟的合作，这是第一次有可能在如此精确地知道催化粒子的结构时发现它是如何工作的，”领导这项研究计算部分的jyvskyla大学的学院教授汉努·哈克宁说
哈克宁的合作者，计算催化教授卡罗里娜·洪卡拉说，“传统上，昂贵的铂基催化剂用于氢化反应
本研究证明纳米氢化铜颗粒也可作为氢化催化剂
这些结果给人们带来了希望，即在未来，有可能开发出有效且廉价的铜基催化剂来将功能化的有机分子转化为具有更高附加值的产品
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