煙臺大學祁彩霞/孫立波團隊在金催化芳香硝基化合物加氫領域取得新進展

近年來，納米金催化劑因其卓越的低溫活性與高選擇性，在催化領域引發廣泛關注。尤其在芳香硝基化合物選擇性加氫制備芳胺的反應中，金催化劑展現出近乎完美的選擇性（接近100%），成為該反應體系下極具應用前景的綠色催化材料，為高附加值芳胺類化合物的精準合成提供了高效、可控的解決方案。然而，如何在保持其高選擇性的前提下進一步提升催化加氫效率，已成為制約其工業規模化應用的核心技術挑戰。

近日，煙臺大學化學化工學院山東省黃金工程技術研究中心/煙臺市黃金催化與過程重點實驗室祁彩霞教授和孫立波副教授研究團隊利用導電聚合物聚苯胺（PANI）的摻雜-去摻雜策略經熱解獲得不同雜原子摻雜的碳基載體，并通過膠體吸附技術在其上負載含有微量Pd的Pd-Au雙金屬，系統研究了雜原子摻雜對活性金屬電子結構及催化性能的影響。結果表明，引入痕量鈀顯著提高了金基催化劑的轉化率，同時保持了良好的選擇性。B摻雜顯著改變了載體的表面化學性質，并引入了協同的路易斯酸堿位點，提升了H2解離效率。通過金屬-載體相互作用，B摻雜精確調控了活性位點的電子狀態，優化了反應物的吸附行為，上述成果以“Polyaniline-derived B/N-doped carbon supporting isolated Pd and Au nanoparticles as a bimetal catalyst for high-performance 4-chloronitrobenzene hydrogenation”為題發表在Applied catalysis A 2026, 711, 120740雜志上。此外，課題組還發現磷摻雜碳負載的Pd-Au雙金屬催化劑可以調變金屬的微化學環境，在金屬表面誘導產生缺電子態，促進了-NO2吸附和產物脫附，從而提高了催化效率。相關成果以“Preparation and catalytic performance study of Pd-Au bimetallic catalysts supported on polyaniline-derived nitrogen and phosphorus co-doped carbon for the selective hydrogenation of p-chloronitrobenzene”為題，作為前期工作同樣發表在Applied Catalysis A 2025, 702, 120332雜志上。上述研究為通過載體摻雜工程調控金屬催化劑微環境提供了理論指導和技術參考，為開發高效高選擇性工業加氫催化劑提供了關鍵數據支撐。

此外，在硝基酚加氫制備氨基酚方面，課題組采用植酸摻雜優化納米金催化劑的載體結構，實現了金粒子電子狀態的調變，優化了硝基酚的吸附與活化，顯著提高了其硝基酚加氫的轉化效率（Phytic acid-polyaniline supported Au catalyst for the 4-nitrophenol reduction: Insights into the phytic acid effect on catalytic performance,Colloids and Surfaces A 2026, 731, 139016）。課題組還開發了一系列聚多巴胺負載的納米金催化劑，探討了納米金的負載方式（膠體吸附法、原位還原法等）、負載量、金尺寸、金負載的空間位置、磁性核殼及中空載體結構的設計等對催化活性和穩定性的影響，為基于聚多巴胺負載的貴金屬催化劑的設計提供理論基礎(A Comprehensive study on the reduction of 4-NP using Au/Polydopamine catalysts,Applied Surface Science 2025, 680, 161376;A systematic study on Au-PDA@Fe3O4 core-shell catalysts for enhanced catalytic reduction of 4-nitrophenol,Colloids and Surfaces A 2024, 703, 135420;Synthesis and catalytic performance of h-Au/PDA@PDA@Fe3O4 hollow spheres for the 4-NP reduction,Applied Surface Science 2025, 710, 163925)。

煙臺大學為上述研究論文的唯一完成單位，祁彩霞教授與孫立波副教授為論文的通訊作者。課題組蘇慧娟老師為部分論文的共同通訊作者，碩士生景和順、謝清泰擔任了上述部分論文的第一作者，學院高分子專業本科生謝錦東、翟玉琦，應用化學專業本科生譚文宇、劉學晴參與了部分論文的實驗工作。上述工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、煙臺市科技發展計劃等項目的資助。

文章鏈接：

1. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2025.120740

2. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2025.120332

3. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2025.139016

4. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2024.161376

5. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.135420

6. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2025.163925

來源：煙臺大學化學化工學院