西安交大JACS：基于原子W的固体受阻Lewis对增强CO2选择性光还原
学术
2024-12-22 21:28
上海
因为固体受阻Lewis对（FLP）的FLP位点和反应物分子之间的强轨道相互作用，因此FLP位点在活化CO2等小分子中表现非常好的效果。但是，目前大多数报道的FLP位点通常都是随机分布在催化剂表面，并且在催化剂中容易重新结合，这导致FLP位点的利用率较低。有鉴于此，西安交通大学杨贵东教授、林波研究员等通过向氮化碳中引入W单原子，构筑原子结构的W基FLP位点（N…WSA FLP）用于光催化CO2转化。要点1. 在构筑的原子分散N…WSA FLP位点中，缺电子W单原子作为Lewis酸（LA），相邻的富电子N原子作为Lewis碱。通过多种多样的表征技术，包括吡啶-红外、原位DRIFT、CO2程序升温脱附、理论计算，表明N…WSA FLP对光催化还原CO2的促进作用。要点2. N…WSA FLP位点能够促进CO2分子吸附，形成不常见的W-O-C-N结构，显著增强d-p轨道相互作用，并且形成有趣的“push-push”电子转移效应。W 5d轨道向CO2分子的反键轨道（2π）的π反馈电子导致W单原子向O原子的逆向电子转移，而且富电子N位点向正电荷C位点通过Lewis酸碱相互作用转移电子，因此能够打破C=O化学键，活化CO2分子，促进CO2还原为CO的性能。这项工作为开发高效率活化小分子的单原子FLP催化剂提供帮助。Baorong Xu, Shicheng Luo, Weibo Hua, Hang Xiao, Ben Chong, Guocheng Yan, He Li, Honghui Ou, Bo Lin*, and Guidong Yang*, Constructing Atomic Tungsten-Based Solid Frustrated-Lewis-Pair Sites with d-p Interactions for Selective CO2 Photoreduction, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c08953https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c08953
