为了实现贵金属的有效利用和催化选择性，基于贵金属的单原子非均相催化剂(SACs)受到了广泛研究。但是，在通用载体(金属、金属氧化物、碳等)上原子分散的金属热力学不稳定，容易聚集形成团簇或纳米颗粒。石墨相氮化碳(GCN)具有富氮微杂环，能够很好地锚定金属原子，因此是制备SACs的优异载体。然而，目前氮化碳基单原子催化剂的研究主要集中在聚合态的GCN上，而其他结构的氮化碳材料，例如在获得GCN的聚合过程中的众多中间体，线性蜜勒胺寡聚体(LMO)，高度结晶的氮化碳，如聚三嗪酰亚胺(PTI)、聚庚嗪酰亚胺(PHI)等与单原子金属作用的研究很少。
【成果简介】
【图文导读】
图1LMO、GCN、PTI和PHI的理想结构及HRTEM图
扩展结构中可进一步聚合的位点用括号表示。颜色代码：灰色，C；蓝色，N；白色，H；粉色，Li；紫色，K；橙色，Cl。
图2氮化碳载体的表征
(a-d)分别为XRD谱图和DRIFTS、13CCP/MAS、N1sXPS谱。所有图中线条颜色指示均与(a)中一致。半透明的蓝色方块代表衍射和伸缩吸收峰，星号代表PTI结构的特征谱带。(d)中，黑色线是原始数据(空心符号)的拟合结果，绿、红、紫色的峰分别对应去卷积的C-N=C、NC3和-NHx。
图3基于不同氮化碳载体的Pd-SACs使用前后的AC-HAADF-STEM图像及Pd的3dXPS谱
图中部分孤立的Pd原子由黄色圆圈标识。XPS谱中，黑色实线是原始数据(空心符号)的拟合结果，紫红色和绿色的峰对应相应的去卷积的组份。虚线是Pd4+、Pd2+和Pd0的位置。
图4Pd在具有不同数量氮原子的空腔结构的氮化碳载体中的配位点（GCN-6N、PTI-9N和PHI-15N）
每张图下面括号中的数值分别代表计算得到的孤立Pd原子、PdCl2和氮化碳载体的形成能(左)和Pd3dXPS(右)值。颜色代号：灰色，C；蓝色，N；白色，H；绿色，Pd；橙色，Cl。
图5Pd-SACs的选择性加氢催化性能
(a)基于不同结构的氮化碳载体的Pd-SACs对2-甲基-3-丁炔-2-醇加氢获得2-甲基-3-丁烯-2-醇的转化率和选择性；
(b)形成2-甲基-3-丁烯-2-醇的速率与Pd平均氧化态的关系；
【小结】
本文制备了不同结构氮化碳负载的Pd单原子非均相催化剂，系统研究了氮化碳结构对催化剂分散、氧化态及催化性能的影响，为氮化碳结构与金属单原子稳定之间“构效关系”的建立提供了新的机理。
本文由材料人编辑部纳米学术组Roay供稿，材料牛编辑整理。