ACS Catal.：双原子铁位点d-d轨道耦合高效催化苯制苯酚

本文由福州大学谢在来、曹昌盛研究团队发表在ACS Catalysis上，报道了一种通过自组装策略制备的高载量（最高9.7 wt%）Fe基双原子催化剂（Fe₂/NC），用于室温下H₂O₂氧化苯制苯酚反应。背景方面，苯酚是重要化工原料，传统工艺存在高温高压、副产物多等问题，开发温和条件下高效、高选择性催化剂具有重要意义。研究目的为探究Fe双原子位点相比于单原子位点在催化性能上的优势及其内在电子结构机制。结论表明，Fe₂/NC催化剂实现了92.3%的苯转化率和96.2%的苯酚选择性，性能显著优于单原子对照催化剂（转化率仅12.3%）。通过AC HAADF-STEM和XAFS确认了Fe₂O₂N₆双原子配位结构，结合原位ATR-IR光谱和DFT计算揭示，Fe-Fe d-d轨道耦合使d带中心上移并增强dxy和dz²轨道在费米能级附近的暴露，强化与O-2p轨道及苯π体系的杂化，有效降低决速步能垒并稳定过渡态。该工作从电子轨道水平建立了结构-活性关系，为高效双原子催化剂设计提供了新思路。