羟基化反应是工业中最重要的均相催化过程之一，年产量超过1200万吨。[1]，[2] 它提供了一种原子经济的方法，可将烯烃和合成气转化为高附加值的醛类。基于Rh的均相催化剂经过有机磷配体修饰后，在工业羟基化反应中得到广泛应用，因为它们具有出色的活性和化学选择性及区域选择性。[3] 然而，这种体系在催化剂分离和回收方面存在固有挑战，导致昂贵的Rh金属损失以及含磷废物的产生。这些限制促使人们致力于开发在羟基化反应中易于分离和回收的稳定异相Rh催化剂。[4]，[5]，[6]，[7]，[8]
在过去几十年中，人们开发了多种策略将Rh物种固定在固体载体上，或将Rh配合物封装在多孔材料（如聚合物、[9]，[10]，[11]，[12]，[13]，[14]、沸石、[15]，[16]，[17]，[18]，[19]、[20]和金属有机框架[21]，[22]，[23]）中。最近，人们还探索了在各种载体上形成单原子Rh催化剂用于异相羟基化。[24]，[25]，[26] 尽管如此，大多数异相催化剂仍需要膦配体才能达到满意的活性和选择性。这些配体通常价格昂贵且对空气和湿气敏感，其排放到环境中也会带来严重的生态问题。[27] 同时，羟基化研究主要集中在简单的烯烃上，包括不同链长的α-烯烃、内烯烃和芳香末端烯烃，而对空间受阻烯烃的研究仍然有限。[28] 二异丁烯（DIB）是一种C8烯烃混合物，由2,4,4-三甲基-1-戊烯和2,4,4-三甲基-2-戊烯组成，通过酸催化二聚化易于获得的C4原料异丁烯（来自炼油或蒸汽裂解过程）工业生产。[29] DIB的羟基化产物是高度支化的异壬醛（3,5,5-三甲基己醛），这是一种有价值的中间体，可以进一步氢化为异壬醇或氧化为异壬酸。这些衍生物是高性能增塑剂、香料和高级制冷油的关键前体，在特种化学品行业中具有巨大的市场需求。[30,31] 因此，开发稳定、高性能且无需配体的异相催化剂对于推进DIB的羟基化反应具有重要意义。
在这项工作中，我们开发了一种基于氮掺杂SiO2的原子分散Rh催化剂，用于DIB的羟基化。氮掺杂的SiO2载体通过溶胶-凝胶法制备，该方法包括四乙基正硅酸盐（TEOS）和1,3-双(羟甲基)脲的缩合反应，随后在惰性气氛下煅烧，具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构。这种载体有效地稳定了原子态的Rh物种，形成了无需配体的异相催化剂。通过XRD、BET、SEM、HR-TEM、AC-HAADF-STEM、XPS、XAS和CO-DRIFTS等综合表征方法，确证了Rh的原子分散。该催化剂在DIB的羟基化反应中表现出高活性和优异的化学选择性（>90%），同时对不同碳链长度的α-烯烃以及内烯烃和芳香烯烃也有效。此外，它具有高稳定性，可以多次重复使用而不会显著损失活性和选择性。
