Syntesschema. Kredit:DING Tao et al.
Dinuclear-site-katalysatorer (DSC) har dragit mer och mer uppmärksamhet från forskare på grund av deras utmärkta katalytiska förmåga genom att införliva två intilliggande metallatomer som det katalytiska centrumet, som hjälper till att använda den potentiella synergistiska interaktionen.
Dock, det är utmanande att exakt syntetisera diatomiska platser, för att erhålla katalysatorer med exakt dinukleär struktur. Prof. Yao Tao med sin grupp, från University of Science and Technology of China (USTC) vid den kinesiska vetenskapsakademin (CAS), föreslagit en metod för att syntetisera enhetligt atomärt exakt Ni 2 webbplatser, samarbetar med Prof. Zhu Manzhou från Anhui University och Prof. Li Yafei från Nanjing Normal University. De beräknade resultaten identifierade också den strukturella utvecklingen av dinukleärt aktiva ställe under elektrokatalytisk CO 2 reduktionsförhållanden för första gången. Detta arbete publicerades på Journal of the American Chemistry Society .
För att erhålla de dynamiska strukturerna av katalytiskt aktiva diatomiska platser, forskare valde Ni 2 (dppm) 2 Cl 3 (dppm hänvisar till bis(difenylfosfino)metan, Ph 2 PCH 2 PPh 2 ), ett ligandskyddat diatomiskt kluster, som metallprekursor för att introducera metallatomerna. Därefter upphettades prekursorn tillsammans med kvävedopat kol för att erhålla uppburet dinukleärt Ni 2 webbplats (Ni 2 /NC). Denna nya katalysator uppvisade överlägsen katalyserande prestanda såväl som stabilitet.
För att ta reda på den verkliga mekanismen, ansökte forskare operando Röntgenabsorptionsfinstruktur (XAFS) teknik för att mäta laddningsövergången för specifika atomer och för att dra slutsatser på atomnivå. De bekräftade otvetydigt de atomära och elektroniska strukturella förändringarna av dinukleära platser och upptäckte den dynamiska bro-syreadsorptionen för att bilda aktiv mellanliggande O-Ni 2 -N 6 .
Dessutom, forskare genomförde också densitetsfunktionsteorin (DFT) beräkningar för att ge teoretiska förklaringar. Resultaten tydde på att det observerade O-Ni 2 -N 6 struktur fungerade som den dominerande reaktionsintermediären för att bilda CO, leder till tillfredsställande selektivitet och utbyte.
Detta arbete är lärorikt för att designa nya katalysatorer för dinukleära anläggningar, och ge nya insikter för att förstå katalyserande effekt. Dessa resultat är också lovande för att lösa energiproblem i framtiden.
