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Nature Commun:高自旋Co(II)酞菁鈷增強CO電催化還原甲醇
納米技術 納米 2023-10-19

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香港城市大學劉彬、武漢大學翟月明、蘇州科技大學楊鴻斌、深圳大學蘇陳良、上海應用物理研究所周靖等通過調節酞菁鈷分子催化劑的Co催化活性位點結構,實現調節CO電催化還原為CH3OH的性能。

主要內容

(1)

通過詳細的實驗和DFT理論計算,發現酞菁鈷催化劑因為構象的變化,導致Co 3d軌道電子重排,從低自旋(S=1/2)變為高自旋(S=3/2)。電子結構的重排能夠顯著增強電催化還原CO的性能。原位ATR-FTIR光譜表征測試說明CORR中間體的加氫反應速率提高,動力學同位素效應驗證說明高自旋的酞菁鈷催化劑具有更快的質子供給效率。

(2)

通過自然布居分析(natural population analysis)和DFT理論計算,說明高自旋Co2+能夠通過dxz/dyz-2π*化學鍵增強電子反饋,降低*CO的C-O化學鍵,提高CORR中間體的加氫反應。

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參考文獻

Jie Ding, Zhiming Wei, Fuhua Li, Jincheng Zhang, Qiao Zhang, Jing Zhou, Weijue Wang, Yuhang Liu, Zhen Zhang, Xiaozhi Su, Runze Yang, Wei Liu, Chenliang Su, Hong Bin Yang, Yanqiang Huang, Yueming Zhai & Bin Liu, Atomic high-spin cobalt(II) center for highly selective electrochemical CO reduction to CH3OH. Nat Commun 14, 6550 (2023)

DOI: 10.1038/s41467-023-42307-1

https://www.nature.com/articles/s41467-023-42307-1

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