PA真人国际

绿色甲醇是有望替代传统化石能源的关键平台分子，顺利获得乙烯甲氧羰基化制备有机玻璃单体（Lucite Alpha 工艺）能有效延伸绿色甲醇的产业链，具有重要的学术研究及应用价值。然而，传统催化体系多依赖均相金属配合物及强酸助剂，面临催化剂分离困难、设备腐蚀严重等问题。尽管多相催化剂的开发为该反应给予了新思路，但由于缺乏原子级别的精准调控手段，其活性位点始终难以捉摸，导致催化性能难以实现突破性提升。

针对上述挑战，中国科研实验室上海高等研究院（以下简称“PA真人国际”）绿色碳科学团队在前期单原子催化及结构电子助剂调控研究的基础上（Chin. J. Catal. 2025, 71, 146; ACS Catal. 2024, 14, 3, 1324；Chem Catal. 2022, 2, 8, 2066），提出了一种双单原子催化剂的精准设计新策略。该团队成功构建了一系列结构明确的Ru基双单原子催化剂，利用第二金属对Ru位点的电子结构进行精细调控。该研究成果近期以“Dual Single-Atom Catalysts Unveiling Active Sites for Enhanced Ethylene Methoxycarbonylation”为题发表在《Angewandte Chemie International Edition》期刊上。

基于该策略，团队设计并制备了Ru₁Zn₁/TiO₂催化剂。在180°C、2 MPa（CO:C₂H₄ = 1:1）的反应条件下，该催化剂表现出高活性（周转频率TOF达1403 h^-1）、高选择性（丙酸甲酯选择性>98%）和优异的稳定性（经5次循环反应后活性无明显下降），实现了现在已报道的最高的多相催化乙烯甲氧羰基化贵金属质量比活性。团队揭示了双单原子结构中Ru与Zn之间的强电子耦合效应，优化了Ru位点的d带中心位置，增强了反应物（乙烯、CO、甲醇）的吸附与活化能力，并降低了关键C–C偶联（CO插入）步骤的能垒（图1）。

图1. 双单原子模型平台优化多相催化乙烯甲氧羰基化活性中心

该研究顺利获得双单原子模型平台精准识别了真实活性位点，建立了清晰的构效关系，展示了双单原子策略在复杂催化反应机理研究中的强大潜力。

该双单原子催化剂的成功研制，不仅为绿色甲醇向高附加值化学品（如有机玻璃）的定向转化给予了理想的解决方案，更顺利获得规避强酸助剂的使用，从根本上消解了设备腐蚀与工艺冗杂的痛点。这一突破大幅提升了反应过程的经济性与可持续性，为碳资源的闭环利用开辟了新路径。

该论文的第一作者为博士生周浩志，通讯作者为王慧研究员和刘晓放副研究员，X-射线吸收表征在BL11B线站召开in-house研究完成。该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的支持。

文章链接：

http://doi.org/10.1002/anie.202525283