Génération d'un microenvironnement de liaison à l'hydrogène pour stimuler l'électroduction de la CO₂

Conversion catalytique des déchets Co₂ Les carburants et produits chimiques à valeur ajoutée offrent des opportunités sans précédent pour la protection de l'environnement et le développement économique. CO électrocatalytique₂ réaction de réduction (CO₂Rr) a attiré une attention significative pour sa capacité à convertir efficacement le CO₂ en énergie chimique propre dans des conditions douces. Cependant, la barrière d'énergie relativement élevée pour * COOH La formation intermédiaire devient souvent l'étape déterminante de CO₂RR, limitant considérablement l'efficacité de réaction.

Inspired by enzyme catalysis, a team led by Prof. Jiang Hai-Long and Prof. Jiao Long from the University of Science and Technology of China (USTC) of the Chinese Academy of Sciences (CAS) developed a novel strategy to stabilize *COOH intermediate and enhance electrochemical CO₂ Réduction en construisant et modulant le microenvironnement de liaison à l'hydrogène autour des sites catalytiques. Leur travail est publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences.

Dans ce travail, l'équipe a co-cultivé des unités CO (Salen) catalytiquement actives et des acides alkyl carboxyliques alkyl-carboxyliques (X-PYC proximal (X-PYC_n) sur des nanofets MOF basés sur HF (MOFNS) via une voie de décoration post-décoration, offrant le CO & X-PYC_n/ Mofns (x = o, m ou p représentant l'ortho-, méta- ou para- position de pyridine n par rapport à la chaîne alkyle; n = 1 ou 3 représentant le nombre d'atomes de carbone de chaînes alkyle).

Le co & x-pyc_n/ Les MOFN obtiennent un contrôle précis sur le positionnement spatial des atomes N dans les groupes de pyridine par rapport au CO (Salen), qui fournit une approche nouvelle et facile de la modulation du microenvironnement autour des sites catalytiques à l'échelle atomique.

Parmi les catalyseurs, le CO & P-PYC optimisé₃/ Mofns présente une activité catalytique et une sélectivité considérablement améliorées dans le CO électrochimique₂ Réduction, supérieure aux CO / MOFN sans unité de pyridine et autres CO & X-PYC_n/ Homologues mofns.

De plus, la réduction in situ de la pyridine en radical pyridinyle (pyrh •) est observée pendant le CO électrochimique₂ La réduction et les espèces formées in situ • Les espèces sont confirmées comme le véritable microenvironnement autour du CO (Salen) pour des performances améliorées.

Les enquêtes sur les mécanismes révèlent que PYRH • peut collaborer avec des molécules de trifluoroéthanol (TFE) dans des électrolytes pour stabiliser l'intermédiaire * COOH en générant * COOH ··· TFE ··· Pyrh • Triad intermédiaire via une interaction lié à l'hydrogène, minimisant grandement la barrière d'énergie de réaction. Cela fournit une image claire sur le mode de travail du microenvironnement pour l'optimisation des performances pendant la catalyse.

Ce travail démontre sans ambiguïté la signification de la modulation du microenvironnement autour des sites catalytiques pour améliorer la catalyse, en pavage d'une nouvelle façon de comprendre le mécanisme dans les futures études de catalyse.