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烷硫醇電催化新突破!Sargent院士最新Nature子刊
來源: 時間:2024-04-30 16:34:50 瀏覽:1488次

第一作者:Erfan Shirzadi、Qiu Jin

通訊作者:Samira Siahrostami、Edward H. Sargent院士

通訊單位:西蒙弗雷澤大學、多倫多大學

DOI: 10.1038/s41467-024-47319-z.



研究背景



CO還原反應(CORR)避免了CO2RR導致的碳酸鹽交叉問題,降低了堿性條件下CO2的損失,但需要提高反應速率和選擇性以優化能源效率和降低產品分離成本。合金化和聚合物配位作為增強乙酸鹽選擇性的策略,雖然可以調節活性位點特征,但仍需依賴其他手段如離聚物來控制反應環境。離子液體能穩定反應中間體以增強CORR,但主要在非水電解質領域取得成功,限制了其應用范圍。使用表面配體已被證明是調整金基、銀基催化劑選擇性的有效策略,對Cu基催化劑也具有潛在應用潛力。基于此,倫多大學Edward H. Sargent院士團隊展示了一種配體修飾策略,其中錨定原子以電子方式穩定乙酸酯特異性中間體,而配體尾部可以定制以修改局部反應環境。



文章要點



1、硫孤對在烷硫醇電催化中的新作用:烷硫醇中的硫孤對直接參與了CORR中間體的轉化,顯著降低了起始電位約100 mV。這種橫向相互作用在分子催化中并不常見,特別是在單個金屬位點幾何形狀限制下。硫孤對的影響特別顯著于具有空π*的中間體,對于獲得乙酸鹽至關重要。該發現揭示了硫孤對在烷硫醇電催化中的新功能,為開發高效電催化劑提供了新的方向。

2、烷硫醇鏈長度對電催化性能的優化:烷硫醇的烷基鏈長度對電催化性能有顯著影響。通過物理吸附硫醇的去除,為反應物提供了足夠的反應空間。適當的烷基鏈長度(如C18和C12)有助于形成三相邊界,影響電催化劑的堆積和性能。此外,烷硫醇的使用還帶來了其他好處,如低過電勢、高乙酸酯FE、低HER以及增強的操作穩定性。這一發現為優化烷硫醇電催化劑的性能提供了重要依據。



圖文展示



圖1.通過表面配體相互作用進行途徑修飾

圖2.表面配體與銅的連接

圖3.原位光譜和DFT結果顯示親核相互作用

圖4. C18S-CuNPs的電化學性能

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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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