Nature Commun：高自旋Co(II)酞菁钴增强CO电催化还原甲醇

纳米技术

2023-10-19

香港城市大学刘彬、武汉大学翟月明、苏州科技大学杨鸿斌、深圳大学苏陈良、上海应用物理研究所周靖等通过调节酞菁钴分子催化剂的Co催化活性位点结构，实现调节CO电催化还原为CH₃OH的性能。

主要内容

（1）

通过详细的实验和DFT理论计算，发现酞菁钴催化剂因为构象的变化，导致Co 3d轨道电子重排，从低自旋（S=1/2）变为高自旋（S=3/2）。电子结构的重排能够显著增强电催化还原CO的性能。原位ATR-FTIR光谱表征测试说明CORR中间体的加氢反应速率提高，动力学同位素效应验证说明高自旋的酞菁钴催化剂具有更快的质子供给效率。

（2）

通过自然布居分析（natural population analysis）和DFT理论计算，说明高自旋Co²⁺能够通过d_xz/d_yz-2π*化学键增强电子反馈，降低*CO的C-O化学键，提高CORR中间体的加氢反应。

参考文献

Jie Ding, Zhiming Wei, Fuhua Li, Jincheng Zhang, Qiao Zhang, Jing Zhou, Weijue Wang, Yuhang Liu, Zhen Zhang, Xiaozhi Su, Runze Yang, Wei Liu, Chenliang Su, Hong Bin Yang, Yanqiang Huang, Yueming Zhai & Bin Liu, Atomic high-spin cobalt(II) center for highly selective electrochemical CO reduction to CH₃OH. Nat Commun 14, 6550 (2023)

DOI: 10.1038/s41467-023-42307-1

https://www.nature.com/articles/s41467-023-42307-1