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刘江/兰亚乾Angew：PCN-601氧化还原活性位用于甲醇氧化和CO2还原

时间：2022-07-31 来源： 浏览：

刘江/兰亚乾Angew：PCN-601氧化还原活性位用于甲醇氧化和CO2还原

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华南师范大学刘江和兰亚乾等人 建立复合CO 2 电还原（HCER）的配位催化剂模型体系（具有活性氧化位点的Ni 8 -TET、具有活性还原位点的Ni-TPP和具有氧化还原活性位点的PCN-601）。发现PCN-601能完成甲醇的阳极氧化反应以及阴极CO 2 还原反应，FE HCOOH 和FE CO 都超过90%。并且通过光照可以进一步提高性能（FE接近100%）。
DFT计算当对体系施加电场时，卟啉中心的 Ni 带相对的负电荷，而 Ni 8 簇中的 Ni 带相对的正电荷。意味着只要对系统施加电场，电荷就会从 Ni 8 簇转移到卟啉；紧接着计算 Ni 8 簇和 Ni-TPP 上 CO 2 RR 和 MOR 的自由能图。Ni 8 簇的 CO 2 RR 活性比 Ni-TPP 差（ΔG 0 max = 1.50 vs. 0.68 eV，ΔG 0 max 代表所有基本步骤中的最大标准吉布斯能量），而 Ni 8 簇的 MOR 活性优于 Ni-TPP Ni-TPP (ΔG 0 max = -0.64 vs -0.55 eV)。 Ni-TPP 上 CO 2 RR 的速率决定步骤 (RDS) 是 CO 2 +H 2 O→COOH+OH - ，考虑到Ni卟啉将接收来自 Ni 8 簇的电子，当在Ni卟啉中加入一个电子发现RDS的反应能降低0.26 eV，表明电荷转移有利于CO 2 RR 。
此外，NEB模拟CO 2 +H+e→COOH*过程发现吡唑和苯具有不同的亲氧性，与苯环相比，吡唑基团的活化能显着降低，证明PCN-601的吡唑基团可以降低DRS过程能垒。
Sheng-Nan Sun, Long-Zhang Dong et al . Redox-Active Crystalline Coordination Catalyst for Hybrid Electrocatalytic Methanol Oxidation and CO2 Reduction. Angew. Chem. Int. Ed. 2022
https://doi.org/10.1002/anie.202207282
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