_ Synergy paladiu atomi unici și îngemănați nanoparticule pentru fotoreducerea eficientă a CO₂

Provocarea reglementării structurilor electronice ale atomilor unici de metal (M-SA) cu nanoparticule de metal (M-NP) constă în sinteza unei arhitecturi definite. O astfel de structură are interacțiuni electronice puternice cu suport metal și menține canalele de transport de electroni pentru a facilita fotoreducerea dioxidului de carbon (CO2PR).

Într-un studiu publicat în Advanced Powder Materials, un grup de cercetători de la Universitatea Normală Zhejiang, Zhejiang Universitatea A&F și Universitatea de Tehnologie Dalian, au dezvăluit ingineria densității electronice a atomilor unici de Pd cu nanoparticule de Pd îngemănate asistate de interacțiunea electronică puternică a metalului atomic cu suportul și au dezvăluit mecanismul de bază pentru CO2PR accelerat.

„Fiind unul dintre cei mai promițători semiconductori CO2PR, nitrura de carbon grafitică polimerică (g-C3N4) prezentată cu structuri lamelare sp2 π-conjugate poate oferi atomi de azot electronegativi pentru a ancora M-SA, formând fragmente metal-azot active (M-Nx) ”, a explicat Lei Li, autorul principal al studiului. „Cu toate acestea, configurațiile stabile M–Nx interzic reglabilitatea structurilor electronice ale site-urilor M-SA.”

În special, amploarea stărilor d ale metalelor de tranziție în raport cu nivelul Fermi dictează forțele de legare metal-adsorbat, care nu trebuie să fie nici prea slab, nici prea puternic pentru activitatea catalitică optimă. Astfel, croirea precisă a structurilor electronice pentru centrele metalice este esențială pentru CO2PR eficient și selectiv.

„Încărcarea M-NP-urilor pe gazde poate fi aplicată în modificarea site-urilor metalice unice fără a sacrifica proprietățile curate. În plus, Având în vedere densitatea mare de electroni a M-NP-urilor, este foarte probabil ca rearanjarea densității de sarcină să aibă loc între M-SA și M-NP-uri conectate prin punți de ligand", a adăugat Yong Hu, co-leader și co-autor corespondent. „Cu toate acestea, interacțiunile electronice ale M-SA cu M-NP coordonate sincron pe g-C3N4 sunt rareori exploatate în aplicații fotocatalitice.”

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că situsurile N electronegative din g-C3N4 au făcut punte Pd- SA și Pd-TP, formând legături Pd–N pentru a crea interacțiuni electronice puternice cu suport metal și permițând transportul direcțional al electronilor de la Pd-TP la site-urile Pd-SA pentru CO2PR eficient.

Atât studiile experimentale, cât și teoretice au confirmat multiplele roluri ale Pd-TP. Pd-TP-urile au servit ca donator de electroni pentru a îmbogăți densitatea de electroni pe centrii catalitici ai site-urilor unice Pd prin liganzi N din rețelele g-C3N4, reducând astfel centrul benzii d pentru a accelera desorbția carbonilului pentru producția de CO.

Descoperirile echipei oferă o abordare fezabilă pentru manevrarea structurilor electronice ale locațiilor unice metalice vecine prin integrarea nanoparticulelor de metal pentru fotocataliză.

(Fluierul)