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弯曲 Fe1-N4 单原子位点的前所未有的接力催化,可显着高效地生成 1O2
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2022-12-22 , DOI: 10.1021/acscatal.2c05409
Man Yang 1 , Keying Wu 1 , Shaodong Sun 1 , Jianglin Duan 2 , Xin Liu 3 , Jie Cui 1 , Shuhua Liang 1 , Yujing Ren 2
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在氧化反应中高效和选择性地生成重要的单线态氧 ( 1 O 2 ) 活性物质的催化剂和催化工艺的设计仍然具有挑战性,尤其是在没有光电场或额外热条件的情况下利用丰富的环境 O 2 。在此,通过将孤立的 Fe 单原子结合到具有高曲率表面的纳米金刚石中,开发了弯曲的 Fe 1 –N 4单原子位点。它导致前所未有的中继催化路线,其中 O 2的活化与过氧一硫酸盐 (PMS) 的活化相结合,以有效地生成1 O 2物种。详细地说,PMS 首先在弯曲的 Fe 1 –N 4位点被激活,向 Fe 单原子提供电子,同时产生 1/2 当量的1 O 2。更重要的是,由于Fe 3d z 2轨道能级较高的弯曲Fe 1 –N 4位点的压应变,具有电子电荷获取的弯曲Fe 1 –N 4位点可以直接将电子转移到O 2分子和因此触发额外的 1 当量的1 O 2的产生. 利用这一串联过程,实现了显着的效率和接近100%的1 O 2生成选择性,从而导致四环素氧化降解的超高金属催化效率为0.77 min –1和苯醇选择性氧化的出色催化性能。这项工作一方面开辟了一种在基于过氧化物的催化氧化中通过 O 2活化生成1 O 2的有效途径,另一方面开发了双功能 Fe 1 –N 4具有快速电子得失能力的单原子位点,这揭示了通过中继催化机制进一步提高单原子催化剂的催化性能。



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更新日期:2022-12-22
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