催化剂对底物及中间产物的吸附作用

在温和条件下，特别是在低温下的多相催化反应被认为是一种节能合成，在实际应用中具有广阔的前景。节能催化的理想方案应满足反应物在催化剂表面的强吸附能，以通过选择性配置进行有效活化，并且中间体/产物的吸附相对较弱以再生活性位点。但是，这一理想的催化剂往往难以实现，背后的本质原因是：不同吸附质在过渡金属表面吸附能存在线性关系，对反应物吸附较强的活性位点往往对目标产物的活化程度也较高，导致催化选择性降低。因此，加氢反应的活性和选择性往往如鱼与熊掌般难以兼得。

通常，由于中间体和/或产物的强吸附会阻塞界面活性位点，因此具有分子强吸附能的给定催化剂在低温下的催化活性很差。虽然高反应温度可以保证这些分子从活性位点热力学解吸，但伴随的副反应通常会导致选择性降低，特别是对于具有多个官能团的反应物。 因此，设计一种对特定反应具有高活性和选择性的节能催化剂是非常现实的需求，但面临着巨大的科学挑战。

从根本上说，H₂ 和底物可以在一种组分的不同位置或甚至在负载金属催化剂的不同组分上分别活化。一种称为氢溢出的现象成功促进了加氢，这为设计节能加氢催化剂提供了机会。 在这种策略中，具有强化学结合力的金属催化剂仍然可以在低温下激活小尺寸的 H₂。载体上第二个活性位点的设计至关重要，其中应允许具有特定构型的反应物竞争吸附以选择性激活目标官能团，并且目标产物易于解吸以避免副反应并重新暴露 活动站点。结果，通过氢从金属溢出到第二活性位点来实现氢化。