HNbN−阴离子活化烷烃的研究：电子结构类Pt原子

如何利用非贵金属来代替价格高、储量少的贵金属一直是研究人员希望实现的目标。北京理工大学化学学院青年教师马嘉璧博士带领的研究小组与中科院化学所何圣贵研究员合作，利用高分辨率质谱技术、光电子成像技术结合密度泛函理论计算（DFT）对三原子阴离子团簇HNbN⁻与烷烃的反应进行了研究。HNbN⁻能够活化甲烷和乙烷，呈现出与Pt原子相似的反应活性。HNbN⁻与Pt原子的电子结构分析表明：两者活化烷烃的活性轨道均为其最高分子占据轨道（HOMO），Pt原子活性轨道主要是其5d_z^2轨道；HNbN⁻活性轨道主要是4d/5s杂化轨道，其具有与Pt5d_z^2轨道类似的形状，且在与烷烃的反应过程中，HNbN⁻杂化轨道中d轨道参与反应，故而展示出与Pt相近的反应活性。同时，NbN⁻对烷烃呈现化学惰性。比较HNbN⁻与NbN⁻体现了氢原子等开壳层配体对于调节氮化物活性的重要性。

Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 4947-4951

该研究为利用廉价的过渡金属氮化物代替贵金属提供了一种可能的途径，也为如何合理设计非贵金属催化剂提供了思路。

该研究成果发表在《德国应用化学》杂志上。

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201511507/abstract

原文标题：Activation of Methane and Ethane as Mediated by the Triatomic Anion HNbN⁻: Electronic Structure Similarity with a Pt Atom

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