Forskere designer dinuclear-site katalysatorer og afslører den underliggende mekanisme

Dinuclear-site katalysatorer (DSC'er) har tiltrukket sig mere og mere opmærksomhed fra forskere på grund af deres fremragende katalytiske evne ved at inkorporere to tilstødende metalatomer som det katalytiske center, som hjælper med at bruge den potentielle synergistiske interaktion.

Imidlertid, det er udfordrende præcist at syntetisere diatomiske steder, for at opnå katalysatorer med nøjagtig dinuklear struktur. Prof. Yao Tao med sin gruppe, fra University of Science and Technology of China (USTC) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS), foreslået en metode til at syntetisere ensartet atomisk præcis Ni ₂ websteder, samarbejder med Prof. Zhu Manzhou fra Anhui University og Prof. Li Yafei fra Nanjing Normal University. De beregnede resultater identificerede også den strukturelle udvikling af dinukleære aktive sted under elektrokatalytisk CO ₂ reduktionsbetingelser for første gang. Dette værk blev udgivet på Journal of the American Chemistry Society .

For at opnå de dynamiske strukturer af katalytisk aktive diatomiske steder, forskere valgte Ni ₂ (dppm) ₂ Cl ₃ (dppm henviser til bis(diphenylphosphino)methan, Ph ₂ PCH ₂ PPh ₂ ), en ligandbeskyttet diatomisk klynge, som metalforstadiet til at indføre metalatomerne. Derefter blev precursoren opvarmet sammen med nitrogen-doteret carbon for at opnå understøttet dinuklear Ni ₂ websted (Ni ₂ /NC). Denne nye katalysator udviste overlegen katalyserende ydeevne såvel som stabilitet.

For at finde ud af den virkelige mekanisme, forskere søgte operando X-ray absorption fine structure (XAFS) teknik til at måle ladningsovergangen af ​​specifikke atomer og til at drage konklusioner på atomniveau. De bekræftede utvetydigt de atomare og elektroniske strukturelle ændringer af dinukleare steder og opdagede den dynamiske bro-iltadsorption for at danne aktivt mellemliggende O-Ni ₂ -N ₆ .

I øvrigt, forskere udførte også tæthedsfunktionsteorien (DFT) beregninger for at give teoretiske forklaringer. Resultater antydede, at det observerede O-Ni ₂ -N ₆ struktur fungerede som det dominerende reaktionsmellemprodukt for at danne CO, hvilket fører til tilfredsstillende selektivitet og udbytte.

Dette arbejde er lærerigt for at designe nye katalysatorer for dinuclear site, og give ny indsigt til at forstå katalyserende effekt. Disse resultater er også lovende til løsning af energiproblemer i fremtiden.