具有 M?N?C 部分的單原子催化劑 (SAC) 作為氧還原反應 (ORR) 的有效電催化劑而受到廣泛關注。然而,在應用 ORR 電位下,衍生框架誘導的 SAC 動態 MN 配置的作用仍然知之甚少。
在此,臺灣大學Jiali Wang,Hao Ming Chen使用多種操作技術進行了全面的研究,通過將原子 Cu 錨定在 g-C3N4 和沸石咪唑酯框架 (ZIF) 基底上,評估 Cu SAC 在各種微結構界面 (MSI) 法規下的動態配置。
文章要點
1)g-C3N4 負載的 Cu SAC 表現出對稱的 Cu?N 構型,其特征是在操作條件下具有可逆適應性,這導致其優異的 ORR 催化活性。相比之下,ZIF衍生的Cu SAC中的Cu?N構型在ORR過程中經歷不可逆的結構變化,其中拉長的Cu?N對在ORR過程中不穩定并斷裂,充當與ORR的競爭反應,并導致高過電勢要求。
2)至關重要的是,原位時間分辨 X 射線吸收光譜 (TR-XAS) 和拉曼結果明確揭示了原子 Cu 錨定的 g-C3N4 中局部 Cu?N 構型的可逆適應特性,而這一特性在許多文獻中都被忽視了。所有研究結果都為了解原子電催化劑在目標反應過程中的電勢驅動特性提供了有價值的見解,并為研究原子電催化劑及其相應的催化行為提供了系統的方法。
參考文獻
Hui-Ying Tan, et al, Reversibly Adapting Configuration in Atomic Catalysts Enables Efficient Oxygen Electroreduction, J. Am. Chem. Soc., 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c10707
https://doi.org/10.1021/jacs.3c10707