南方科大徐保民/胡碧华团队: 分子催化剂的电子调节和导电性改进

学术   2024-09-15 11:01   新加坡  

研究背景

具有精心设计的结构和丰富的金属-氮-碳活性位点的分子催化剂在高效电还原二氧化碳 (ERCD) 方面受到了广泛关注,这是因为催化剂具有明确定义的活性位点,可用于机理研究。
然而,这种具有固定电子结构的金属氮碳组合严重限制了催化效率和选择性,导致更多有价值化合物的生产效率低下。因此,如何有效促进分子电催化剂的多电子 (> 2e-) 反应,对于生产有价值的液体燃料(比如甲醇)至关重要。
同时,分子电催化剂的导电性差和电子结构调节困难是主要的公共问题、也是导致 ERCD 效率低下的主要原因。

研究内容

近日,南方科技大学徐保民教授带领研究团队采用原位阳极氧化 Ti3C2TX 结合 N 掺杂锚定金属大环化合物(MPc(M-Fe、Co、Ni、Zn)),合成了金属大环复合物(命名为 MPc/o-N-MXene)。

该工作成功合成了用于 ERCD 的高效 MPc/o-N-MXene 电催化剂。其中复合材料 CoPc/o-N-MXene 对 ERCD 产甲醇具有高活性和良好的选择性。该催化剂在-1.0 V(相对于标准氢电极)电压下,甲醇转化率高达 39.0% ,电流密度为 32.7 mA cm–2,在同系列催化剂中性能优越。通过实验和第一性原理计算结合,发现 CoPc 和 N 掺杂 MXene 对 ERCD 的甲醇选择性至关重要。

该工作系统地研究了金属大环化合物在 ERCD 中的选择性,并深入探讨其甲醇选择性的背后机理,为金属大环化合物选择性调控提供了可行性方案。该成果以“Electronic Regulation & Improved Conductivity of Molecular Catalysts as Electrocatalysts”(《分子催化剂的电子调节与导电性提升》)为题,发表在英国皇家化学会期刊Catalysis Science & Technology 上。

论文信息

  • Electronic regulation & improved conductivity of molecular catalysts as electrocatalysts
    Hu Bihua, Cao Hailin, Lei Zhiwei, Cui Shuyu,  Wang Peizhi,  Tang Jun,*  Wang Xingzhu* and  Xu Baomin*徐保民,南方科技大学)

    Catal. Sci. Technol., 2024, 14, 4127-4131
    https://doi.org/
    10.1039/D4CY00431K

主要作者简介

胡碧华 助理教授
浙江万里学院

本文第一作者,浙江万里学院研究助理教授,南方科技大学博士,长期从事高效二氧化碳电催化还原催化剂开发。综合运用原位表征技术与第一性原理计算,进行二氧化碳电催化还原选择性调控机理研究,揭示金属大环化合物在不同电子结构下的选择性调控行为。发表 SCI 收录刊物论文 6 篇。胡碧华博士负责设计、指导并组织了本研究工作。






徐保民 教授
南方科技大学
本文通讯作者,南方科技大学讲席教授,深圳市引进海外高层次人才“孔雀计划”A类人才。徐保民教授长期致力于新型清洁能源材料和器件,功能材料及微机电系统用材料和器件,新型材料制备技术等方面的研究,已发表科研论文 100 余篇,获得授权美国发明专利 32 项。主持徐保民教授作为项目主持人获批国家科技部“十四五”重点研发计划项目 1 项、国家科技部“十三五”重点研发计划课题 1 项、国家自然科学基金联合基金重点项目 1 项、广东省自然科学基金重点项目 2 项、深圳市科创委孔雀团队项目 1 项、深圳市科创委基础研究重点项目 3 项、深圳市发改委工程中心项目 1 项,并担任“深圳柔性太阳能电池研发工程研究中心”主任。徐保民教师参与设计和指导了本研究工作。

相关期刊

A multidisciplinary journal focusing on all fundamental science and technological aspects of catalysis

rsc.li/catalysis

Catal. Sci. Technol.

2-年影响因子*4.4
5-年影响因子*4.7
JCR 分区*Q2 化学-物化
CiteScore 分8.7
中位一审周期31 


Catalysis Science & Technology 是催化领域的高影响力期刊,报道催化科学各领域最前沿的研究进展,涵盖了异相催化、均相催化、有机催化和生物催化等各个方面,囊括了基础理论、技术进展、实验探索和计算模拟等形式的原创性研究论文以及综述,对学术界和工业界的科研人员具有广泛的吸引力。该刊发表的原创性研究论文必须提出新的催化发现,而且相较于先前发表的工作应是重大进展(概念上的进展)或者是在分子水平上对催化工程的阐释;必要时,应当阐明催化体系的合成、结构与性能之间的关系。所发表论文的必须包含动力学和机理研究方面的内容,因为这两者是催化科学核心部分。

Editor-in-Chief

  • Bert Weckhuysen
    🇳🇱 乌得勒支大学

Associate editors

  • Dirk De Vos
    🇧🇪 鲁汶大学

  • Shaojun Guo (郭少军)
    🇨🇳 北京大学

  • Mélanie Hall
    🇦🇺 格拉茨大学

  • Bin Liu (刘彬)
    🇨🇳🇭🇰 香港城市大学

  • Núria López
    🇪🇸 加泰罗尼亚化学研究所

  • Will Medlin
    🇺🇸 科罗拉多大学博尔德分校

  • Xiulian Pan (潘秀莲)
    🇨🇳 中科院大连化物所

  • Kenichi Shimizu
    🇯🇵 北海道大学

  • Andrew Weller
    🇬🇧 约克大学

  • Chris Williams
    🇺🇸 南卡罗来纳大学

  • Yong Zhou (周勇)
    🇨🇳 南京大学

  • CY-13

* 2023 Journal Citation Reports (Clarivate, 2024)
 CiteScore 2023 by Elsevier
 中位数,仅统计进入同行评审阶段的稿件








欢迎联系我们发布论文报道
📧 RSCChina@rsc.org

点击下方「阅读原文」查看

↓↓↓

RSC英国皇家化学会
英国皇家化学会,是全球领先的化学学术团体,致力于推动化学科学的卓越发展。推送最新的国际化学新闻,分享顶尖的化学科研成果及丰富的化学学术活动。
 最新文章