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王心晨/谢在来Nature Commun.：这个催化剂，有点氟！

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解决方案1：

王心晨/谢在来Nature Commun.：报道光诱导氟化技术制备高效乙苯脱氢催化剂

近日，福州大学的王心晨教授和谢在来教授在Nature Communications上发表了一项重要研究成果，报道了一种全新的光诱导氟化技术，通过该技术成功制备出了一种高效的乙苯脱氢催化剂——氟功能化纳米金刚石（F-ND）。

一、研究背景

苯乙烯是最重要的工业单体之一，广泛应用于合成树脂、塑料、橡胶、合成纤维等领域。传统上，苯乙烯主要通过乙苯脱氢合成，但这一过程往往需要高温高压条件，且催化剂的稳定性和活性有待提高。因此，开发新型高效催化剂，实现乙苯脱氢反应的低温高效进行，一直是化学领域的研究热点。

二、研究成果

王心晨和谢在来教授的研究团队，通过光诱导氟化技术，将氟原子接枝到纳米金刚石（ND）上，成功制备出了F-ND催化剂。该催化剂在乙苯脱氢反应中表现出了优异的性能：

高转化率与选择性：乙苯转化率高达70%，苯乙烯收率达到63%，选择性在90%以上，优于其他同类基准和工业K-Fe催化剂。即使在更高的温度下（约600 ℃），苯乙烯的收率也达到50%。长期稳定性：经过500h的试验，苯乙烯的产率仍保持在50%以上，显示出良好的长期稳定性。

三、催化剂性能提升机制

实验表征和密度泛函理论（DFT）计算结果表明，氟官能化不仅促进了sp3到sp2碳转化生成石墨层，而且刺激和增加了活性中心（ketonic C=O）。这种结构变化使得F-ND催化剂在乙苯脱氢反应中表现出更高的活性和稳定性。

四、研究意义

这项研究不仅为乙苯脱氢反应提供了一种全新的高效催化剂，而且为碳催化在其他芳烃氧化脱氢方面的应用提供了新的思路。光诱导表面氟化策略作为一种创新性的催化剂制备方法，有望在未来推动化学工业的进一步发展。

五、图片展示

以下是研究中的部分图片展示，帮助读者更直观地了解研究成果：

（催化剂结构示意图，展示了氟原子在纳米金刚石上的接枝情况）（乙苯脱氢反应示意图，展示了F-ND催化剂在反应中的作用）（催化剂性能对比图，展示了F-ND催化剂与其他催化剂在乙苯转化率、苯乙烯收率和选择性方面的对比）（DFT计算结果图，展示了氟官能化对催化剂结构的影响）

六、参考文献

Luo, Z., Wan, Q., Yu, Z. et al. Photo-fluorination of nanodiamonds catalyzing oxidative dehydrogenation reaction of ethylbenzene. Nat Commun 12, 6542 (2021).DOI：10.1038/s41467-021-261-8

该研究成果为化学领域的研究人员提供了新的启示，有望推动乙苯脱氢反应催化剂的进一步发展，为化学工业的可持续发展做出贡献。