协同钯单原子和孪生纳米颗粒可实现高效的CO2光还原

发布时间：2024-03-04 15:35:46 栏目：精选知识

导读 用金属纳米颗粒(M-NP)调节金属单原子(M-SA)电子结构的挑战在于合成确定的结构。这种结构具有强电子金属载体相互作用，并维持电子传输通道以

用金属纳米颗粒(M-NP)调节金属单原子(M-SA)电子结构的挑战在于合成确定的结构。这种结构具有强电子金属载体相互作用，并维持电子传输通道以促进二氧化碳光还原(CO 2 PR)。



在《先进粉末材料》杂志上发表的一项研究中，来自浙江师范大学、浙江农林大学和大连理工大学的研究人员揭示了强电子相互作用辅助下的孪生钯纳米粒子对钯单原子电子密度的工程化原子金属的支持并揭示了加速CO 2 PR的基本机制。

“作为最有前途的CO 2 PR半导体之一，具有sp 2 π共轭层状结构的聚合石墨氮化碳(gC 3 N 4 )可以提供负电性氮原子来锚定M-SA，形成活性金属氮部分(M –N x )”，该研究的主要作者 Lei Li 解释道。“然而，稳定的 M-N x配置禁止 M-SA 位点电子结构的可调性。”

特别是，过渡金属的 d 态相对于费米能级的程度决定了金属-吸附物的结合强度，对于最佳催化活性来说，结合强度既不能太弱也不能太强。因此，精确定制金属中心的电子结构对于高效和选择性的CO 2 PR至关重要。

“在主体上负载 M-NP 可用于修饰金属单点，而不牺牲原始性能。此外，考虑到 M-NP 的高电子密度，M-SA 和 M 之间很可能发生电荷密度重排。 -纳米粒子通过配体桥连接，”共同领导者和共同通讯作者胡勇补充道。“然而，在 gC 3 N 4上同步协调的 M-SA 与 M-NP 的电子相互作用很少在光催化应用中得到利用。”

研究人员还发现，gC 3 N 4中的电负性 N位点桥接 Pd-SA 和 Pd-TP，形成 Pd-N 键以产生强电子金属载体相互作用，并允许电子从 Pd-TP 定向传输到 Pd-SA 位点以获得有效的CO 2 PR。实验和理论研究都证实了 Pd-TP 的多重作用。Pd-TP作为电子供体，通过gC 3 N 4网络中的N配体丰富单Pd位点催化中心的电子密度，从而下移d带中心以加速羰基解吸以产生CO。

该团队的研究结果提供了一种可行的方法，通过整合用于光催化的金属纳米粒子来操纵邻近金属单位点的电子结构。