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精巧設計雙層殼,操縱單原子催化!樓雄文又一篇Angew.!
來源: 時間:2023-10-18 09:52:37 瀏覽:1431次

第一作者:Gangya Wei和Yunxiang Li

通訊作者:樓雄文教授、高書燕教授

通訊單位:香港城市大學、河南師范大學

DOI: 10.1002/anie.202313914.



研究背景



過氧化氫(H2O2)是一種重要的化學品,但是主流的制備路線蒽醌法能耗高、工藝復雜,因此亟需開發(fā)具低成本的綠色方案。雙-電子(2e?)氧還原反應(ORR)電化學合成H2O2因為環(huán)境友好且能夠現場生產而成為一種新興路線,其關鍵是探索高活性和選擇性的催化劑來規(guī)避4e?競爭反應。單原子催化劑(SACs)由于其獨特的電子結構和有趣的催化性能,引起了多相催化領域的廣泛關注。然而,由于劣碳化條件下中心金屬原子的配位環(huán)境不受控制,同時精確地操縱多個協調殼中的單元環(huán)境仍然具有挑戰(zhàn)性。基于此,香港城市大學樓雄文教授和河南師范大學高書燕教授等人報道了一種通用的兩步策略來制備一系列中空碳基SACs,其特征是不對稱的Zn-N2O2部分同時被Zn中心的高級配位殼中的S原子調控(n≥2;記為Zn-N2O2-S)。系統分析表明,第一配位殼中的N2O2物種和較高配位殼的S原子之間的協同作用導致了具有最佳電子結構的穩(wěn)健的離散Zn位點,用于選擇性地將O2還原為H2O2



文章要點



1、作者制備了具有不對稱Zn-N2O2部分的雙層中空碳基SACs,其中第一配位層產生穩(wěn)健的離散Zn位點選擇性還原O2為H2O2,第二配位殼中帶有S原子的Zn-N2O2部分促進過程中OOH*在Zn位點上的形成和解吸。

2、測試發(fā)現,Zn-N2O2 SAC催化合成H2O2的選擇性高達96%,在80 mA·cm-2的高電流密度下表現出6.924 mol gcat?1 h?1的H2O2產率,平均法拉第效率(FE)為 93.1%,并且具有超過65 h的耐用性。

Zn-N2O2-S雙層中空碳基SAC的制備流程與結構示意圖



圖文展示



圖1.ZIF-8、H-ZIF-8和CSH-600的形貌表征

圖2.C-600、CH-600和CSH-600的電化學性能表征

圖3.CSH-600的催化性能

圖4.理論計算

圖5.基于其他有機酸的合成方法擴展與性能測試

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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