従来の金属触媒上での触媒性能に匹敵触媒の展示で重要な非金属触媒のクラス、カーボンナノチューブ、ダイヤモンド、グラフェンナノカーボン材料として、あるいは多くの触媒反応では酸素、窒素、ホウ素、硫黄などのナノカーボンであります共通の重要な科学的疑問材料の表面上の官能基の重要な要素が、それらはまた、規制触媒特性である。理解及び化学的性質および表面官能基の触媒活性を要約さらに、ナノカーボン材料の開発と触媒を最適化することです。
最近、金属研究所、研究員ボー触媒材料、及び蘇Dangsheng第一原理計算と量子化学を使用して、他の研究者は、表面の官能基の化学的性質から始め、細部酸素、窒素、ホウ素で説明次のように、アルカン脱水素中の硫黄及び他の官能基は、一酸化炭素、酸素還元、選択的水素化触媒及び他の触媒反応、および一般的なルールの酸化は、機構及び表面官能基の調節を要約します：
官能基は、首尾よく正確異なる酸素官能基との間に定量的に記述する方法の硝酸酸化プロセスのプロセスによって、カルボニル基、カルボキシル基、ヒドロキシル基及びナノカーボン材料に他の酸素官能基に1損益電子容量及びpH酸素と窒素を導入することができます活性の差と異なる化学的環境において同一の酸素官能基で活性は密度汎関数により、福井関数を使用して、研究者の正確な説明を与えることが困難実験によって、による触媒上でより多くの酸素官能基の共存のために困難な問題です理論的な計算は、量子化酸素官能基の最初の文字与えられた化学的に反応性の官能基が異なる酸素差実験、反応活性点で作業することができ、電子容量損失の計算結果を特徴付ける（化学 - ヨーロピアン・ジャーナル2014、20、7890から7894）。ナノカーボン材料の窒素官能基上に導入効率的触媒アルカリ性を向上させることができる。ナノカーボン材料は、ピリジン、ピロール、第四級窒素として、グラファイト窒素は、共通の窒素官能基である。基本的に異なる窒素官能性を区別する方法は、触媒特性を最適化することです研究者は、プロトン吸着および酸解離定数計算を用いて成功した量子化精度の大きさは、4つの異なる塩基性窒素官能性を与えられた。結果を示し、ピリジン窒素は、最も基本的な官能基は、ベースが活性部位ベースの反応を触媒することが決定される（PHYS。CHEM。CHEM。PHYS 2015、17、6691-6694）。
2.低アルカン酸化脱水素活性部位と反応経路の機構。酸化的脱水素化反応は、ナノ炭素材料の触媒化学反応の最も成功したアプリケーションである。第1の第1原理エタンビスカルボニル活動に開示されています酸化的脱水素化反応経路（J.マーテル。CHEM。2014、2、5287から5294）、再生が広く活性部位の反応機構は、前に異ならない報告と研究者が酸素を計算することによって除去することができる提案することができるが明らかになりました酸化的脱水素化反応における触媒活性パラメータナノカーボン材料の特性評価。結果は、さらに、個々のカルボニル基を検証するために実験前に酸素に結合官能基に気づいていない炭素原子の触媒活性は、酸化脱水素として使用されてもよいことに留意ケミストリー（活性部位の反応で（.. CHEM COMMUN 2014、50、11016から11019まで）芳香族ナノカーボン材料を分析することによって、炭素原子数の減少に起因する触媒活性部位が芳香族生成さ説明 - アジアジャーナル2016 、11、1668年から1671年）。
パラフィンの直接的、低い脱水素化のため3.機構アルカンの直接脱水素化におけるナノダイヤモンド性能に優れた触媒効果ではなく、伝統的な金属触媒よりだけでなく、カーボンナノチューブなどの他の触媒ナノカーボン材料に対しては、より良いを持っています安定性および選択性は第一原理により算出され、触媒の活性化障壁構造、水素結合、電荷移動態様とサイズ効果SP2からの研究者が独自のコア - シェル構造とナノダイヤモンドの@ SP3の触媒特性を明らかにするさらに非金属ナノカーボン材料の設計及び触媒を最適化するために理論的なサポート（ACS触媒作用2017、7、3779から3785である。）を提供する、との間の構造活性相関。
。N - 触媒活性化水素分子の研究者は、理論計算ホウ素による設計の触媒フラルイスペアの概念を使用される新しい水素化触媒の4デザインは、水素分子の化学反応は、従来、主に貴金属を使用して、重要な反応体であります共ドープされた二層グラフェンの触媒系。計算は、炭素材料と触媒貴金属触媒は、同様の触媒効果を示したことを示す（PHYS。CHEM。CHEM。PHYS。2016、18、11120から11124まで）、さらに研究が試みられています分子シンナムアルデヒドの選択的接触水素化反応試験は、シンナミルアルコール、シンナミルアルコールの選択性を改善する方法を説明し、（ChemCatChem 2014、6、3246から3253）良好な選択性を達成しました。
金属触媒の機能調節のためのベクター。研究者は、ホウ素、窒素ヘテロ原子のナノカーボン材料のいくつかの異なる構造的構成を構築した。電気による負差、ホウ素及び窒素ヘテロ原子への負荷単原子金触媒性能金原子反対キャリアのホウ素ドープ電子転送方向こうして直接異なる原子価状態を示し、反対の電荷の分析の調節は、窒素がドープされた電子が支持金属原子にキャリアから転送されることを示しました。反応物および一酸化炭素、分子酸素及びホウ素がドープされた金原子および分子酸素運搬強い力;.支持体と窒素をドープした一酸化炭素分子中の金原子との間のより大きな力とは異なる力および機構における結果分子の大きさとの反応は、一酸化炭素、異なるキャリアの酸化反応に異なる力をもたらす。異なる反応機構を有している。伝統的なLHおよびERの反応機構に加えて、3つの分子（トリ分子）の反応機構を見出しました添加の研究者は、グラフェンを研究ベクターの調節のために（2017、5、16653から16662 J.マーテル。CHEM）理解を深め、窒素原子でサポートされている金触媒の調節のための二重キャビティと石ウェールズ欠陥部位、及びカーボンナノチューブを比較することにより、カーボンナノチューブ上のキャリアの単一孔は、曲率効果（PHYS。CHEM。CHEM。PHYS。2017に記載さ19、22344から22354）。
6.一般的なルールとの官能基の調節のメカニズム。計算は、窒素原子の導入は、脱水素反応における触媒選択性（CHEMナノカーボン材料を改善するために、このようにオレフィンの脱離を高める、酸素官能基の電子供与能力を向上させることができることを示している。アジアJ. 2013、8、2605年から2608年。）。こうして穴を作成、窒素原子、炭素原子数のホウ素原子比と一つ少ない価電子に対するドーピングは、ホールの結果は、ホウ素原子が生成する活性酸素分子によって製造することができることを示します反応性酸素種、ホルムアルデヒドメタンの触媒部分酸化（物理化学C 2013、117、17485から17492までのジャーナル）。質量計算スクリーニング、研究者は、炭素材料の触媒上の官能基は、脱水素BEPルールに従っていることを見出し、炭素水素結合破壊距離はまた、エネルギー障壁と線形である（Nanoscale 2015,7,16597-16600）。
研究結果は、ACS触媒作用、ナノスケールJ.マーテル。CHEM。A、CHEM。Commの。そして、他の雑誌に掲載されている、ケミカル・コミュニケーションズに発表された。研究では、サポートされていた中国の国家自然科学基金、優れた学者金属で特集の最新結果プロジェクト、Sinopec、州スーパー広州センター資金調達。
図1（a）は、ナノカーボン材料、共通の酸素官能基（b）の酸素官能基に対する親和性の順
図2.モノカルボニル基に対するプロパンの酸化的脱水素化
得られたエタンの脱水素反応微視的力学計算の酸化による図3動力学パラメータ（A）前指数因子（b）反応平衡定数（C）は、周波数変換反応
図4.水素分子の活性化メカニズム
図5.ナノサイズダイヤモンドsp2 @ sp3コア - シェル構造と触媒性能との間の構造 - 活性関係の概略図
図6.カーボンナノ材料の酸化的脱水素化
