元素百科为您介绍中科院大化所多相酸碱催化研究取得新进展。在纳米和原子水平上研究酸碱催化是多相催化领域颇具挑战性的课题，其难点在于既要考虑活性中心的几何结构和位置，也要考虑活性位点的酸碱强度。日前，大连化物所生物能源研究部生物能源化学品王峰研究员团队在多相酸碱催化研究中取得新进展，其结果印证了上述酸碱催化研究中的难点问题。 研究团队在二氧化铈稳定的钌簇多相催化剂（Ru-clusters/ceria）的研究中发现，在部分氧化的钌簇（1nm）与二氧化铈界面处存在由氧空位与界面氧构成的路易斯酸碱对，并在此基础上首次提出“界面路易斯酸碱对”（interfacialLewisacid-basepair）的概念（J.Am.Chem.Soc.）。其进一步研究发现，Ru-clusters/ceria催化剂可催化烯烃、CO和胺的三分子反应，生成新的C-C、C-N和C=N化学键，从而合成出喹唑啉酮类化合物。该工作现已在线发表于《德国应用化学》（Angew.Chem.Int.Ed.），并被该刊遴选为热点文章（HotPaper）。 上述研究认为，烯烃、CO和胺的三分子反应首先经历烯烃的胺羰基化反应生成中间产物酰胺，然后中间产物酰胺在CeO2路易斯酸位点的催化作用下脱去一分子水，得到产物喹唑啉酮类化合物，其分离收率最高可达99%。由于烯烃的胺羰基化反应必须在酸性条件下进行，而胺作为碱性分子不利于反应的进行，因此中间产物酰胺的生成为该反应的难点。本研究则克服了这一困难：利用Ru/CeO2中的界面路易斯酸碱对成功实现了对胺的活化解离，在界面氧处原位形成布朗斯特酸。 本项课题研究为喹唑啉酮类化合物的合成提供了一条环境友好的新路径，也进一步扩展了“界面路易斯酸碱对”概念的应用。

元素百科为您介绍中国科学家首次精确合成共轭莫比乌斯索烃。近日，中国科学院理化技术研究所丛欢团队联合厦门大学朱军团队，首次精确合成出共轭莫比乌斯索烃。相关论文在线发表于《自然—通讯》。 你或许听说过莫比乌斯环这种神奇的结构。一张纸带必然有正反两面，但倘若你把纸带的一端扭转180度后，与另一端粘在一起，就形成了一个连续的，只有一个面的曲面。 在纳米级尺度上，用碳原子骨架构建的莫比乌斯环分子有着独特的几何构型和分子性质，显示出与传统休克尔4n+2规则互补的芳香性质，因此备受科研人员关注。但由于其反常规的结构和亚稳态的构象，莫比乌斯构象共轭分子的设计制备与分离表征一直是合成化学中的难点。而基于莫比乌斯构象的共轭分子构建更复杂的超分子复合体，则更具挑战性，在分子合成和芳香性理论的基础研究领域具有重要意义。 此次研究人员成功地将铜模板合成索烃的方法应用于对苯撑大环分子，高效合成出菲啰啉衍生的全共轭索烃。单晶X—射线衍射分析结果表明，固态下的该索烃化合物由两个稳定莫比乌斯构象的共轭碳环构成。理论计算的研究结果显示，构成索烃的共轭碳环之间存在高达每摩尔84千卡的分子内非共价π-π相互作用，是稳定分子固态下莫比乌斯构象的关键因素，此外碳环π体系的共轭性和芳香性也通过理论计算得到了确认。 丛欢对记者说：“与朱军合作完成的这项工作结合了合成化学与理论化学的优势，体现了化学的创造之美；并将为进一步发展莫比乌斯共轭分子的设计与合成、探索分子芳香性和成键规律提供新思路。”

元素百科为您介绍科学家制备出新型氮掺杂石墨炔。中科院过程工程研究所王丹团队联合中科院化学所李玉良团队，成功在超薄石墨炔材料上引入一种新型的sp掺杂N原子，这种新型的石墨炔材料表现出非常优异的性能。该成果日前发表在《自然—化学》上。 氧还原反应（ORR）是能源储存和转化的基础，在燃料电池中有着重要应用。目前，氧还原反应以铂基催化剂的催化活性最为优异，但由于贵金属铂储量较低、价格昂贵且容易导致中毒、稳定性较差，不利于大规模应用。非金属电催化剂是未来发展的必然趋势。 碳材料是一种理想的催化剂基底，但需要引入杂原子改变表面电子状态，进而提升活性。以往的研究发现，掺杂碳材料催化剂的活性与氮原子的掺杂构型息息相关。 研究人员以块体石墨炔为原料获得薄层石墨炔，再将其与三聚氰胺以一定比例混合均匀，在氩气惰性环境下高温处理，最终通过周环反应得到sp-N掺杂的薄层石墨炔。 相比于其他氮原子掺杂构型，sp-N的掺杂使得相邻的碳原子带有更多的正电荷，更有利于氧气的吸附。实验结果显示，随着sp-N含量的增加，催化活性提高。优化后的样品，在碱性条件下，ORR活性可媲美商业Pt/C催化剂，并表现出更快的反应动力学。在酸性条件下，这一材料虽然略低于Pt/C催化剂的活性，但相比于其他非金属催化剂，其催化活性要高出很多。 sp-N掺杂的石墨炔是目前已知综合性能最好的非金属催化剂，对促进燃料电池的商业化进程意义重大。