澳大利亚科廷科技大学Shaomin Liu课题组--钴单原子嵌入氮掺杂石墨烯通过活化过氧单硫酸盐以选择性氧化苯甲醇

开发新型单原子催化剂（SAC），以实现最大的原子利用率，这在有机合成中是迫切需要的。在此，报道了氮掺石墨烯上的钴基SA（SACo@NG），氮含量高达4.1 wt％。各种表征结果表明，单分散的Co原子与N原子配位形成坚固且高度有效的催化中心，以活化过氧单硫酸盐（PMS），实现有机选择性氧化。SACo@NG/PMS系统对苯甲醇（BzOH）进行选择性氧化时，显示出较高的转换效率（90％以上），在温和条件下实验180分钟。自由基和非自由基过程均发生在BzOH的选择性氧化中，但非自由基氧化发挥主要作用，SACo@NG表面先吸附BzOH/PMS，随后通过碳基质进行电子转移。

Figure 1. SACo@NG的结构表征。a）SACo@NG的SEM图像，b）TEM图像c）SACo@NG的HAADF-STEM图像。d）HAADF图像，和相应的EDS映射，比例尺为60 nm。e）SACo@NG的HRTEM图像，和f）AC-STEM环形暗场（ADF）图像。

Figure 2. SACo@NG的化学环境和组成。a）SACo@NG复合材料的XPS分析。b）SACo@NG，Co箔和CoPc的NEXAFS光谱（Co L边缘）。多个样品的c XANES Co L边缘光谱，和d）相应的傅立叶变换图。

Figure 3. SACo@NG表面上氧化BzOH时，自由基清除剂对该反应的影响。a）叔丁醇用量，b）乙醇用量。c）在NG和CoNP@NG上氧化BzOH时，全部EtOH剂量对该反应的影响。d）在SACo@NG上氧化BzH时， 全部EtOH剂量对该反应的影响。

Figure 4. SACo@NG表面上进行PMS活化和BzOH氧化的可能机理。

该研究工作由澳大利亚科廷科技大学Shaomin Liu课题组，于2020年发表在Small期刊上。原文：Cobalt Single Atoms Embedded in Nitrogen-Doped Graphene for Selective Oxidation of Benzyl Alcohol by Activated Peroxymonosulfate。