MedElevator Войти в исследования
← Поиск публикаций

DOI 10.1038/s41467-025-61198-y

Медицинская библиотека · Nature communications · 2025

Manipulating d-orbital of Cu single atom site by coordination engineering for selective oxidation of benzene.

Li Shuchun, Cao Changsheng, Chen Jiabin, Wen Wen, Zhang Xuefei, Cui Longji, Li Yuke, Huang Xing, Tang Yu, Xie Zailai

СтатьяПеревод в очереди

Аннотация

Single-atom catalysts (SACs) enable atomic-level control over active sites, but orbital-level manipulation to steer catalytic behavior remains challenging. Here, we address this issue through d-orbital engineering of Cu SACs, achieving simultaneous control over coordination geometry (Cu-N3) and high metal loading (33.2 wt%) for direct benzene-to-phenol oxidation with H2O2. The tri-coordinated Cu SAC (Cu-N3-33.2) exhibits the highest performance with 85.8% benzene conversion and a turnover frequency of 680.3 h-1 at 60 oC, ranking it among the best metal-based catalysts. In-situ ATR-IR spectroscopy and DFT calculations reveal that dynamically formed Cu-O intermediates, driven by p-d orbital hybridization between Cu (d orbitals) and O (p orbitals), lower the H2O2 activation barrier by 0.98 eV compared to Cu-N4 sites. High-density atomic Cu sites prevent over-oxidation by consuming singlet oxygen (1O2). This work establishes a dual-parameter optimization paradigm, including orbital configuration and site density, redefining design principles for selective oxidation SACs.

Для цитирования: Li Shuchun, Cao Changsheng, Chen Jiabin, Wen Wen, Zhang Xuefei, Cui Longji, Li Yuke, Huang Xing, Tang Yu, Xie Zailai. Manipulating d-orbital of Cu single atom site by coordination engineering for selective oxidation of benzene.. Nature communications. 2025. DOI: 10.1038/s41467-025-61198-y.
Подготовка и перевод публикации
Обработка статьи · этапы, ошибки и управление
Загрузка состояния…

История · было → стало

Состояние обновляется каждые 5 секунд, пока блок открыт. Процент показывается только там, где известен объём работы. Пауза останавливает продолжение этапа; текущий запрос к источнику может завершиться.

Тип публикации указан по данным источника. Уровень доказательности автоматически не присваивается.