Insights into the Mechanism of Nitrobenzene Reduction to Aniline by Phosphomolybdic Acid Supported TM1 Single-Atom Catalysts

化学 磷钼酸 催化作用 硝基苯 苯胺 多金属氧酸盐 密度泛函理论 反应机理 吸附 离解(化学) 无机化学 计算化学 选择性 光化学 物理化学 有机化学
作者
Congcong Zhao,Shuang Wang,Li‐Kai Yan,Zhong‐Min Su
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:63 (4): 1784-1792 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.3c03106
摘要

Catalytic hydrogenation of nitrobenzene (Ph–NO2) to aniline (Ph–NH2) is a model reaction in the field of catalysis, in which the development of efficient catalysts remains a great challenge due to the lack of strategies to solve activity and selectivity problems. In this work, the mechanism of Ph–NO2 hydrogenation over Pt1 supported on phosphomolybdic acid (α-PMA) was proposed by density functional theory (DFT) calculations. The results show that the dissociation of the first and second N–O bonds is triggered by single H-induced and double H-induced mechanisms, respectively. The limiting potential of the reaction process is −0.19 V, which is the smallest potential in the field of Ph–NO2 reduction reaction to date. In the whole reaction process, the catalytic active site is the Pt atom, and polyoxometalate plays the role of an electronic sponge in the reaction. Additionally, based on experimentally confirmed Pt1/Na3PMA, the reduction capacity of Pd1/Na3PMA toward Ph–NO2 was predicted by DFT calculation. The distinctive adsorption patterns of Ph–NO2 on Pt1/Na3PMA and Pd1/Na3PMA were elucidated using the DOS diagram and fragment molecular orbital analysis. We anticipate that our theoretical calculations can provide novel perspectives for experimental researchers.
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