一级黄色网站在线视频看看,久久精品欧美一区二区三区 ,国产偷国产偷亚洲高清人乐享,jy和桃子为什么绝交,亚洲欧美成人网,久热九九

第一作者：Jingqi Guan

通訊作者：李燦

通訊單位：中科院大連化物所

研究亮點：

1. 制備了一種高活性Mn基單核非均相水氧化催化劑，打破Mn基催化劑水氧化活性記錄。

2. 發現了Mn和4個N原子配位，是單核Mn催化劑水氧化高活性的主要來源。

水氧化是光合作用的關鍵步驟，對太陽能轉化成化學能具有舉足輕重的影響。自然界中多核Mn團簇催化劑CaMn₄O₅等多核活性位點往往具有優異的水氧化性能，TOF為100-400 s^-1。因此，長期以來的水氧化催化劑研究大多集中于多核非均相催化劑。

那么，問題就來了：單核非均相催化劑到底能否有效進行水氧化呢？

有鑒于此，中科院大連化學物理研究所李燦院士課題組破解了多年未解之謎，發現單核Mn非均相催化劑也能夠進行高效的水氧化。

圖1. 單核Mn催化劑水氧化可能機理

催化劑制備

研究人員首先在NH₃氛圍下煅燒MnCl₂和氧化石墨烯混合前驅體，然后用硝酸水溶液去除可能存在的非框架Mn基納米顆粒，得到氮摻雜的石墨烯包覆的單核Mn催化劑，Mn-NG。作為對照，研究人員依次通過Ar氣氛下煅燒、鹽酸處理，制備得到了石墨烯包覆的單核Mn催化劑，Mn-G。

圖2. 催化劑表征

優異的水氧化性能

石墨烯或者N摻雜的石墨烯水氧化活性很差，但是，一旦有Mn存在之后就完全不一樣了。為了證明單核Mn催化劑的水氧化活性，研究人員分別進行了化學水氧化和電化學水氧化反應測試。

1）化學水氧化：Mn-NG水氧化TOF為214 s^-1，是MnO，Mn₂O₃或MnO₂活性的7個數量級，也是目前已報道活性最高的Mn基催化劑的2個數量級。而Mn-G沒有表現出明顯的OER活性。

2）電化學水氧化：在1.0 M KOH的堿性體系中，Mn-NG過電位為337 mV（10 mA cm^-2），而Mn-G過電位為459 mV。

圖3. 水氧化性能對比

活性來源歸屬

以上對比實驗，集合結構表征和DFT計算，研究人員認為，單核Mn離子和氮摻雜石墨烯中的4個N原子配位，是Mn-NG高活性水氧化的主要來源。MnN₄-G位點傾向于生成Mn^IV–oxo物種，而第二個水分子和Mn^IV–oxo親核接觸，有利于Mn^III-OOH中間體在較低活化能條件下析出氧氣。

圖4. DFT計算活性來源

總之，這項工作制備了一種高活性Mn基單核非均相水氧化催化劑，為人工光合作用新型催化劑的開發提供了新的思路。

參考文獻：

Jingqi Guan, Can Li et al. Water oxidationon a mononuclear manganese heterogeneous catalyst. Nature Catalysis 2018.

https://www.nature.com/articles/s41929-018-0158-6