微孔从最新两篇Nature子刊看微孔材料如何在催化中大显神通！

微孔材料，尤其是多孔膜和分子筛，一直是多相催化领域的研究热点。由于其特殊的空结构和理化性质，这些微孔材料不仅可以作为高质量的载体，还可以直接作为催化活性中心。
目前“单中心催化剂”(指单个原子、单个离子、几个原子的簇合物等。)是研究热点。微孔材料通常表现出优异的催化性能，因为它们的孔径等于这些催化活性中心的尺寸。在最新一期的《自然材料与自然催化》中，西班牙的Corma教授和厦门大学的王教授分别在分子筛和MOF上负载Pt簇和Cu(I)，用于丙烷脱氢和CO2加氢制乙醇。

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▲第一作者:刘立晨；；通信作者:阿维利诺·科尔马
DOI:10.1038/s41563-019-0412-6

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▲共同第一作者：Bing An；Zhe Li；通讯作者：Cheng Wang；通讯单位：Xiamen University▲常见第一作者:冰安；；李哲；通信作者:王乘；；交流单位:厦门大学
DOI:10.1038/s41929-019-0308-5 在科尔马教授的《自然材料》一书中，作者以MFI分子筛为载体，负责铂簇，用于丙烷选择性脱氢制丙烯。在这些催化剂中，铂簇表现出高分散性、高温稳定性和优异的催化活性。获得高分散性和高温稳定性有两个主要因素:
MFI 独特的孔道结构、并且在合成中利用模板剂占据部分孔道；碱金属离子（钾离子）的引入取代表面的硅羟基。

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【微孔从最新两篇Nature子刊看微孔材料如何在催化中大显神通！】▲图1。催化剂的合成工艺及透射电镜表征。
从上图1可以看出，K引入体系后，Pt的分散性和尺寸明显改善。通过各种表征和分析，认为K的引入可以防止高温焙烧过程中Pt的团聚和烧结(详见原文)。
在这种催化剂中，分子筛的孔和铂簇是亚纳米级的，如何准确定位和表征成为关键。本文采用了高分辨率HAADF-STEM和iDPC成像技术。

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▲图2。电子显微镜的表征与分析

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▲图3。丙烷选择性脱氢试验
在上述《自然材料》中，作者充分利用分子筛的微孔结构和碱金属离子的作用，成功地实现了铂簇的高温稳定性。在随后的《自然催化》中，作者以Zr12-MOF为载体，构建了一个协同的双Cu(I)活性中心，并将其应用于CO2加氢选择性乙醇生产。

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▲图4催化活性中心及流程示意图。
铜基催化剂在CO2制乙醇过程中表现出较高的活性，但其选择性低一直是研究的瓶颈。随着研究的发展，发现单价Cu具有更好的选择性，碱金属的引入可以进一步提高乙醇的选择性。基于这两点，作者引入了以Zr12-MOF为载体的铜(ⅰ)。选择Zr12-MOF作为载体是因为材料中含有大量的特定羟基。如下图5所示，这些羟基可以进一步去质子化以锚定催化活性中心(在这种情况下为铜(ⅰ))。