元素百科介绍碳催化反应动力学和机制研究的进展。利用可再生碳基材料取代金属催化剂材料，满足现代社会化工绿色、环保、可持续发展的严格要求已成为化工、化工、材料领域新兴的热点研究方向之一，纳米碳催化反应机制的本质一直是该领域的难题之一。近日，中国科学院金属研究所催化材料研究部齐伟研究团队在Acccc中.Chem.Res.该杂志发表了一篇综述论文，系统总结了碳催化烷烃氧化脱氢反应机制的研究工作。
催化反应动力学和机制研究的基础和关键是碳材料催化活性中心的定性和定量。近反应条件下的分子吸附热和原位XPS表征均表明，碳材料表面的高亲核氧物种对催化烷烃氧化脱氢有显著贡献。该领域首次给出了直接的化学证据，证明酮基团是纳米碳催化烷烃氧化脱氢反应的活性中心（Angew.Chem.Int. Ed.2013, 52,14224）。同时，该方法可以通过单次测试直接定量活性中心的数量，获得将碳材料归类为单个活性中心的催化活性（TOF），为反应动力学研究奠定基础（Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,13682）。
催化反应动力学，同位素效应（ACS. Catal.模型碳催化剂材料中的2017、7、5820)和原位红外光谱表征（ACS.Catal. 碳催化烷烃脱氢反应的机制在2017年7月1424日揭示。经典M与金属氧化物材料表面相匹配-v-不同的K机制，氧分子在纳米碳表面存在激活和氧交换过程。研究系统比较了氧化钒和纳米碳催化材料的反应动力学参数和反应机制，总结了碳催化材料在烷烃氧化脱氢反应中的优缺点，指出了碳基催化材料设计和制备具有高催化反应活性和烯烃选择性的指导原则和方向。在过去的五年里，齐伟研究小组在纳米碳催化活性中心的定性和定量、催化活性和催化反应动力学领域进行了系统的研究，并发表了六篇系列论文。本系列论文通过详细系统的研究工作，充分揭示了碳催化的基本过程，建立了系统的非金属催化反应理论体系，有效促进了绿色非金属纳米碳催化领域的发展。
该研究由国家自然科学基金、中国科学院、金属研究所和沈阳材料科学国家（联合）实验室资助。
