Nature Commun：2,2′-联吡啶-6,6′-二磺酸酯修饰的Ru电催化产氧催化

纳米技术

2021-01-19

在过去数十年间，设计和研究多吡啶配体构建的Ru复合物分子受到广泛关注和发展，从而在水氧化催化剂的设计、对水氧化反应机理的深入理解中得到显著发展。有鉴于此，南方科技大学段乐乐、大连理工大学孙立成等报道了一种Ru基水氧化催化剂Ru-bds[(Ru(bds)(pic)₂]（其中bds=2,2′-联吡啶-6,6′-二磺酸酯）。

本文要点：

（1）

该催化剂中通过四齿双阴离子的磺酸盐配体作为平面结构配位，同时以2个4-甲基吡啶作为轴向位置的配体。该Ru-bds催化剂能够通过电催化方法进行水氧化，在酸性、中性溶液中的TOF分别达到160、12900 s^-1。该结果比目前性能最高的Ru-bda催化剂性能更高。

（2）

通过DFT计算发现：在酸性环境中，高价态Ru中间体Ru^IV=O展示了7配位结构，是构建O-O键的步骤；在中性溶液环境中，7配位结构的Ru^IV=O中间体引发了O-O化学键的形成；在酸性/中性溶液中，该反应过程中通过两个M-O单元之间的相互作用过程机理比水亲核进攻机理过程起到更加重要的作用。

参考文献

Yang, J., Wang, L., Zhan, S. et al. From Ru-bda to Ru-bds: a step forward to highly efficient molecular water oxidation electrocatalysts under acidic and neutral conditions. Nat Commun 12, 373 (2021).

DOI: 10.1038/s41467-020-20637-8

https://www.nature.com/articles/s41467-020-20637-8