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    烷硫醇电催化新突破!Sargent院士最新Nature子刊
    来源: 时间:2024-04-30 16:34:50 浏览:1458次

    第一作者:Erfan Shirzadi、Qiu Jin

    通讯作者:Samira Siahrostami、Edward H. Sargent院士

    通讯单位:西蒙弗雷泽大学、多伦多大学

    DOI: 10.1038/s41467-024-47319-z.



    研究背景



    CO还原反应(CORR)避免了CO2RR导致的碳酸盐交叉问题,降低了碱性条件下CO2的损失,但需要提高反应速率和选择性以优化能源效率和降低产品分离成本。合金化和聚合物配位作为增强乙酸盐选择性的策略,虽然可以调节活性位点特征,但仍需依赖其他手段如离聚物来控制反应环境。离子液体能稳定反应中间体以增强CORR,但主要在非水电解质领域取得成功,限制了其应用范围。使用表面配体已被证明是调整金基、银基催化剂选择性的有效策略,对Cu基催化剂也具有潜在应用潜力。基于此,伦多大学Edward H. Sargent院士团队展示了一种配体修饰策略,其中锚定原子以电子方式稳定乙酸酯特异性中间体,而配体尾部可以定制以修改局部反应环境。



    文章要点



    1、硫孤对在烷硫醇电催化中的新作用:烷硫醇中的硫孤对直接参与了CORR中间体的转化,显著降低了起始电位约100 mV。这种横向相互作用在分子催化中并不常见,特别是在单个金属位点几何形状限制下。硫孤对的影响特别显著于具有空π*的中间体,对于获得乙酸盐至关重要。该发现揭示了硫孤对在烷硫醇电催化中的新功能,为开发高效电催化剂提供了新的方向。

    2、烷硫醇链长度对电催化性能的优化:烷硫醇的烷基链长度对电催化性能有显著影响。通过物理吸附硫醇的去除,为反应物提供了足够的反应空间。适当的烷基链长度(如C18和C12)有助于形成三相边界,影响电催化剂的堆积和性能。此外,烷硫醇的使用还带来了其他好处,如低过电势、高乙酸酯FE、低HER以及增强的操作稳定性。这一发现为优化烷硫醇电催化剂的性能提供了重要依据。



    图文展示



    图1.通过表面配体相互作用进行途径修饰

    图2.表面配体与铜的连接

    图3.原位光谱和DFT结果显示亲核相互作用

    图4. C18S-CuNPs的电化学性能

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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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