控制含氧中間體的電子自旋對于燃料電池和水電解等清潔能源技術中的高效氧電催化至關重要。目前控制電子自旋的策略主要依賴于調節氧電催化劑的化學結構,而對于金屬和氧化物電催化劑來說,這往往很難實現。手性誘導自旋選擇性(CISS,chiral-induced spin selectivity)效應是手性自旋電子學領域的一項重大發現,它為調節氧電催化劑的自旋選擇性提供了另一種途徑。
有鑒于此,武漢大學陳勝利教授、張慶豐教授、Lichao Sun等報道了使用本征手性納米顆粒作為電子自旋過濾材料,調節氧電催化反應中的選擇性。
本文要點:
(1)
具有凹面渦旋立方體結構的手性金(Au)納米顆粒作為手性載體,實現了高度可調節的光學手性和有趣的CISS效應。
將Pt或Ni(OH)2等催化活性組分生長在手性Au納米顆粒上作為模型催化體系,構建手性雜化電催化劑。值得注意的是,在這兩種情況下,分別在ORR/OER催化反應中,都顯示具有手性有關的可調節催化活性。
(2)
這項工作不僅揭示了手性納米顆粒實現CISS增強氧有關電催化的潛在機理,而且提供了一個重要的知識框架,有助于針對氧有關的電催化的合理設計手性電催化劑。
參考文獻
Zixu Wang, Jinling Wan, Xuehao Sun, Lichao Sun*, Shengli Chen*, and Qingfeng Zhang*, Boosting the Selectivity in Oxygen Electrocatalysis Using Chiral Nanoparticles as Electron-Spin Filters, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.5c03394
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c03394