開發新型單原子催化劑（SAC），以實現最大的原子利用率，這在有機合成中是迫切需要的。在此，報道了氮摻石墨烯上的鈷基SA（SACo@NG），氮含量高達4.1 wt％。各種表征結果表明，單分散的Co原子與N原子配位形成堅固且高度有效的催化中心，以活化過氧單硫酸鹽（PMS），實現有機選擇性氧化。SACo@NG/PMS系統對苯甲醇（BzOH）進行選擇性氧化時，顯示出較高的轉換效率（90％以上），在溫和條件下實驗180分鐘。自由基和非自由基過程均發生在BzOH的選擇性氧化中，但非自由基氧化發揮主要作用，SACo@NG表面先吸附BzOH/PMS，隨后通過碳基質進行電子轉移。
Figure 1. SACo@NG的結構表征。a）SACo@NG的SEM圖像，b）TEM圖像c）SACo@NG的HAADF-STEM圖像。d）HAADF圖像，和相應的EDS映射，比例尺為60 nm。e）SACo@NG的HRTEM圖像，和f）AC-STEM環形暗場（ADF）圖像。
Figure 2. SACo@NG的化學環境和組成。 a）SACo@NG復合材料的XPS分析。b）SACo@NG，Co箔和CoPc的NEXAFS光譜（Co L邊緣）。多個樣品的c XANES Co L邊緣光譜，和d）相應的傅立葉變換圖。
Figure 3. SACo@NG表面上氧化BzOH時，自由基清除劑對該反應的影響。a）叔丁醇用量，b）乙醇用量。 c）在NG和CoNP@NG上氧化BzOH時，全部EtOH劑量對該反應的影響。d）在SACo@NG上氧化BzH時， 全部EtOH劑量對該反應的影響。
Figure 4. SACo@NG表面上進行PMS活化和BzOH氧化的可能機理。
該研究工作由澳大利亞科廷科技大學Shaomin Liu課題組，于2020年發表在Small期刊上。原文：Cobalt Single Atoms Embedded in Nitrogen-Doped Graphene for Selective Oxidation of Benzyl Alcohol by Activated Peroxymonosulfate。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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