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Ru–OH–Zr Site over Metal–Organic Frameworks Boosts Coreactant Activation for Efficient Electrochemiluminescence
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2024-12-23 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c04956 Weiqing Xu, Yu Wu, Xin Yu, Hengjia Wang, Ying Qin, Wenhong Yang, Liuyong Hu, Lirong Zheng, Wenling Gu, Yuehe Lin, Chengzhou Zhu
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2024-12-23 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c04956 Weiqing Xu, Yu Wu, Xin Yu, Hengjia Wang, Ying Qin, Wenhong Yang, Liuyong Hu, Lirong Zheng, Wenling Gu, Yuehe Lin, Chengzhou Zhu
Metal–organic frameworks (MOFs) are promising electrochemiluminescent (ECL) nanoemitters. Great endeavors have been made to optimize the inherent luminescent properties, yet most MOFs suffer from poor coreactant activation ability, resulting in limited ECL. Therefore, it is urgent to integrate and design efficient catalytic centers within MOFs. Herein, we decorate atomically dispersed Ru onto the Zr-nodes of NU-1000, constructing Ru–OH–Zr centers to synergistically activate coreactants. The proposed NU-Ru enables 7.8 times enhancement in ECL efficiency. Theoretical investigations reveal that Ru atoms with strong electronegativity not only accelerate the charge transfer but also provide superior Lewis acid sites for promoting peroxysulfate binding and activation. Assisted by Bro̷nsted acid groups, the Ru–OH–Zr centers efficiently split the O–O bonds to enrich radicals through a proton-coupled electron transfer process. Furthermore, a direct mode sensor was established for sensitive organophosphorus pesticide analysis based on the interaction between the P═O bond and Lewis acid sites.
中文翻译:
金属-有机框架上的 Ru-OH-Zr 位点促进共反应物活化,实现高效电化学发光
金属有机框架 (MOF) 是很有前途的电化学发光 (ECL) 纳米发射器。人们已经做出了巨大的努力来优化固有的发光特性,但大多数 MOF 的共反应物活化能力较差,导致 ECL 有限。因此,迫切需要在 MOF 中集成和设计高效的催化中心。在这里,我们将原子分散的 Ru 装饰到 NU-1000 的 Zr 节点上,构建 Ru-OH-Zr 中心以协同激活共反应物。所提出的 NU-Ru 使 ECL 效率提高了 7.8 倍。理论研究表明,具有强电负性的 Ru 原子不仅加速电荷转移,而且还为促进过氧硫酸盐结合和活化提供了优越的路易斯酸位点。在 Bro̷nsted 酸基团的协助下,Ru-OH-Zr 中心通过质子耦合电子转移过程有效地分裂 O-O 键以富集自由基。此外,基于 P═O 键和 Lewis 酸位点之间的相互作用,建立了用于敏感有机磷农药分析的直接模式传感器。
更新日期:2024-12-23
中文翻译:
金属-有机框架上的 Ru-OH-Zr 位点促进共反应物活化,实现高效电化学发光
金属有机框架 (MOF) 是很有前途的电化学发光 (ECL) 纳米发射器。人们已经做出了巨大的努力来优化固有的发光特性,但大多数 MOF 的共反应物活化能力较差,导致 ECL 有限。因此,迫切需要在 MOF 中集成和设计高效的催化中心。在这里,我们将原子分散的 Ru 装饰到 NU-1000 的 Zr 节点上,构建 Ru-OH-Zr 中心以协同激活共反应物。所提出的 NU-Ru 使 ECL 效率提高了 7.8 倍。理论研究表明,具有强电负性的 Ru 原子不仅加速电荷转移,而且还为促进过氧硫酸盐结合和活化提供了优越的路易斯酸位点。在 Bro̷nsted 酸基团的协助下,Ru-OH-Zr 中心通过质子耦合电子转移过程有效地分裂 O-O 键以富集自由基。此外,基于 P═O 键和 Lewis 酸位点之间的相互作用,建立了用于敏感有机磷农药分析的直接模式传感器。