首页 > 行业资讯 > 陈元/李昊/魏力EES：CoPorX/CNT催化剂高效电化学合成H2O2

陈元/李昊/魏力EES：CoPorX/CNT催化剂高效电化学合成H2O2

时间：2022-12-08 来源： 浏览：

陈元/李昊/魏力EES：CoPorX/CNT催化剂高效电化学合成H2O2

原创 PDR 催化开天地
催化开天地

catalysisworld

催化开天地（Catalysis Opens New World），分享催化基本知识，关注催化前沿研究动态，我们只专注于催化！

收录于合集
【做计算 找华算】 理论计算助攻顶刊，10000+成功案例，全职海归技术团队、正版商业软件版权！
经费预存选华算，高至15%预存增值！
单原子钴-氮-碳（Co-N-C）催化剂催化氧还原反应（ORR）以可持续的生产过氧化氢（H 2 O 2 ），但是精确的催化剂原子结构剪裁仍然困难，限制了实验设计和活性改进。
基于此， 澳大利亚悉尼大学魏力博士和陈元教授、日本东北大学李昊教授（共同通讯作者）等人 报道了利用给电子的乙基（Et）或吸电子的溴（Br）和氟（F）取代基（CoPorX，其中X=H、Et、Br和F）替换了钴-四苯基卟啉的所有8个β-H原子，并使用CNTs基底构建了多相分子催化剂（HMCs）（CoPorX/CNT）。
CoPorF/CNT催化剂是最佳催化剂，具有94%的H 2 O 2 选择性，周转频率（TOF）为3.51 s -1 ，过电位为200 mV。在双电极电解槽中，其H 2 O 2 产率可达10.76 mol H2O2 g cat -1 h -1 ，并产生超过30000 ppm的无电解质H 2 O 2 溶液，是水处理和化学生产的理想选择。
首先研究了不同β-取代卟啉（H 2 PorX，X=H、Et、Br和F）和相应的钴卟啉的电子结构，最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占分子轨道（LUMO）处计算的离域π-电子分布显示出明显的差异。
对比H 2 PorH和金属化的CoPorH分子，乙基取代可以增加电子密度，离域π-轨道可以延伸到中位苯基。Br和F取代基从卟啉核积累电子，与它们的吸电子能力一致。
这些卟啉和钴卟啉的分子轨道能级呈现出类似的趋势，导致从其计算的自旋极化部分态密度（pDOS）中发现的Co d电子分布变化。
差分电荷密度（Δq）计算表明，CoPorH/CNT中的Co原子（Δq=-0.18|e|）和CoPorF/CNT（-0.11|e|）由于失去电子而变得更正，而CoPorBr/CNT和CoPorEt/CNT通过分别接受0.03|e|和0.08|e|而变得富电子。
这些Δq值与相邻碳原子被O原子官能化的Co-N 4 催化剂模型上观察到的值相当。其1.012 µB的更大变化（从0.007到1.019 µB）表明可能的共自旋转变，这会显著改变CoPorF/CNT的电子性质和催化活性。因此，CNT基底可以与β-取代基协同调节Co性质。
Heterogeneous molecular Co-N-C catalysts for efficient electrochemical H 2 O 2 synthesis. Energy Environ. Sci., 2022 , DOI: 10.1039/D2EE02734H.
https://doi.org/10.1039/D2EE02734H.
【做计算 找华算】 华算科技专注理论计算服务、正版商业软件版权、全职海归计算团队，10000+成功案例！
用户研究成果已发表在Nature Catalysis、JACS、Angew.、AM、AEM、AFM、EES等国际顶级期刊。
添加下方微信好友，立即咨询计算服务：

电话/微信： 13622320172

  点击阅读原文，提交计算需求！

版权：如无特殊注明，文章转载自网络，侵权请联系cnmhg168#163.com删除！文件均为网友上传，仅供研究和学习使用，务必24小时内删除。
相关推荐
热门信息