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肉桂醛是一种典型的芳香族α,β-不饱和醛,其选择性加氢反应在精细化工和制药工业中是一类重要的反应。肉桂醛分子中同时含有C=O、C=C键,其催化加氢反应可得到三种不同的产物,分别是3-苯基丙醛、肉桂醇和3-苯基丙烯醇,继续加氢则生成3-苯基丙醇。其中,肉桂醇用途广泛,不仅是常用的定香剂和修饰剂,用于各种香精、香水和化妆品中,而且也是一种十分重要的医药原料,常用于心脑血管疾病和某些肿瘤的治疗。但热力学上C=C键比C=O键容易加氢,使得生成肉桂醇的选择性较差,同时肉桂醛分子中C=O、C=C键与苯环共轭,要控制C=O键加氢的选择性就更加困难。因此,肉桂醛的选择性加氢反应受到越来越多的关注。近年来,实验研究中往往通过选择合适的催化剂、载体、助剂以及反应温度、反应时间等方式来提高催化肉桂醛加氢反应的选择性。目前,金属催化剂在石油、化工、医药等领域发挥着重要作用,Ru、Pd、Pt等金属常用于催化加氢反应中,但是不同金属对催化加氢反应的活性和选择性却有很大差异。此外,金属催化剂的粒径大小、形状和掺杂元素种类对催化加氢反应的活性和选择性也有一定影响。已有文献表明,金属团簇由于其特殊的结构,在光、电、磁、力等方面表现出独特的性质,金属团簇成为了热门研究的催化剂。本文以Ptn(n=6,10,14,18)团簇作为催化剂模型,采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-31+G(d)(Pt采用贗势基组Lanl2dz)基组水平上,分别探讨了Ptn团簇催化肉桂醛选择性加氢反应的微观反应历程,以及Ptn团簇粒径大小和金属Co掺杂Pt6团簇对催化肉桂醛选择性加氢反应的影响。得出以下结论:第一,Ptn(n=6,10,14,18)团簇催化肉桂醛选择性加氢反应可生成3种不同的产物,分别是3-苯基丙醛(P1)、3-苯基丙烯醇(P2)和肉桂醇(P3),每种产物分别通过两条不同的反应通道而得到。第二,Ptn团簇催化有利于肉桂醛分子中C=O键活化加氢。在Pt6、Pt10、Pt14、Pt18团簇催化肉桂醛选择性加氢反应过程中,生成产物P3、P2和P1的最优反应通道的活化能高低顺序:P1>P2>P3。第三,催化剂选择性的高低与Ptn(n=6,10,14,18)团簇的大小密切相关,其中Pt14团簇催化肉桂醛选择加氢生成产物P3的活化能最低,有利于C=O键加氢。第四,金属Co掺杂Pt6团簇后形成Co-Pt5团簇,Co-Pt5催化肉桂醛选择性加氢反应的路径与未掺杂时一致,也可分别通过两条不同的路径得到产物P1、P2和P3,其中形成产物P3的活化能最低,而且掺杂后的团簇Co-Pt5催化形成产物P3的活化能更低。掺杂金属Co与Pt之间存在协同催化作用,有利于肉桂醛中C=O键加氢。