开发新型单原子催化剂（SAC），以实现最大的原子利用率，这在有机合成中是迫切需要的。在此，报道了氮掺石墨烯上的钴基SA（SACo@NG），氮含量高达4.1 wt％。各种表征结果表明，单分散的Co原子与N原子配位形成坚固且高度有效的催化中心，以活化过氧单硫酸盐（PMS），实现有机选择性氧化。SACo@NG/PMS系统对苯甲醇（BzOH）进行选择性氧化时，显示出较高的转换效率（90％以上），在温和条件下实验180分钟。自由基和非自由基过程均发生在BzOH的选择性氧化中，但非自由基氧化发挥主要作用，SACo@NG表面先吸附BzOH/PMS，随后通过碳基质进行电子转移。
 
  
Figure 1. SACo@NG的结构表征。a）SACo@NG的SEM图像，b）TEM图像c）SACo@NG的HAADF-STEM图像。d）HAADF图像，和相应的EDS映射，比例尺为60 nm。e）SACo@NG的HRTEM图像，和f）AC-STEM环形暗场（ADF）图像。
 
  
Figure 2. SACo@NG的化学环境和组成。 a）SACo@NG复合材料的XPS分析。b）SACo@NG，Co箔和CoPc的NEXAFS光谱（Co L边缘）。多个样品的c XANES Co L边缘光谱，和d）相应的傅立叶变换图。
 
  
Figure 3. SACo@NG表面上氧化BzOH时，自由基清除剂对该反应的影响。a）叔丁醇用量，b）乙醇用量。 c）在NG和CoNP@NG上氧化BzOH时，全部EtOH剂量对该反应的影响。d）在SACo@NG上氧化BzH时， 全部EtOH剂量对该反应的影响。
 
  
Figure 4. SACo@NG表面上进行PMS活化和BzOH氧化的可能机理。
  
        该研究工作由澳大利亚科廷科技大学Shaomin Liu课题组，于2020年发表在Small期刊上。原文：Cobalt Single Atoms Embedded in Nitrogen-Doped Graphene for Selective Oxidation of Benzyl Alcohol by Activated Peroxymonosulfate。

转自《石墨烯杂志》公众号