設計開發非金屬催化材料，無論從基礎研究還是應用研究角度都是非常令人著迷的課題。非金屬催化材料除具有低成本，高生物相容性，穩定性和可持續性等優點外，還會出人意料地使得反應以與傳統金屬催化劑不同的途徑或機理進行。

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因此，非金屬材料已經改革和拓展了催化舞臺。其中，碳是一類典型的非金屬材料。一系列雜原子（如硼、氮、磷或硫等）的摻雜可提高純碳材料催化活性甚至賦予其新的催化功能，這歸因于結構扭曲和電荷密度變化引起的電子性質和表面物化性質特征。

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大連化學物理研究所高爽研究員團隊近年來設計以配位聚合物為前驅體合成自負載鈷基氮摻雜介孔碳，其中鈷以單原子或亞納米形式存在，并應用于高效催化醇氨氧化制腈（Catal. Sci. Technol. 2016, 6, 5746）和醇酯化反應（Chin. J. Catal. 2018, 39, 1249）中。

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隨后，以多吡啶配體為前驅體設計合成了氮摻雜及氮、硼共摻雜介孔碳，首次分別實現了醇選擇性制腈（Chem.Commun. 2017, 53, 1048）和酰胺（ACS Catal. 2018, 8, 9936）的非金屬催化過程, 通過結合表征分析與實驗結果確定了相應活性位。

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最近，大連化學物理研究所高爽研究員團隊綜述了雜原子摻雜碳材料在氧化、氧化偶聯、還原和氫化反應領域的催化應用，并著重強調雜原子是如何提高催化性能的。

這篇綜述突出強調了催化劑構效關系，為先進非金屬催化材料設計指引方向。該綜述也提出了關于活性位的爭議和催化劑設計的挑戰。

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文章發表在ChemCatChem, doi:10.1002/cctc.201900336

作者：Dr. Sensen Shang, Prof. Shuang Gao*