谢毅/肖翀/张群ACS Catalysis:多金属氧化物调节MOFs载体动力学促进光催化固氮 2023年10月6日 上午12:31 • 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 30 在自然界中,固氮酶可以通过π-反键机制实现对氮气(N2)分子的高效环境固定,克服现有人工合成氨(NH3)的瓶颈,从而在温和条件下实现N2向NH3的高效人工转化。 基于此,中国科学技术大学谢毅院士、肖翀教授和张群教授等人报道了一种基于金属有机骨架(MOFs)和多金属氧酸盐(POMs)的光催化固氮模拟酶催化剂,其中POMs可有效地调节MOFs的载流子动力学来模拟固氮酶的反键机制。以MIL-88A(C12H6O13Fe)和PMo10V2(H5PMo10V2O40)为例,NH3产率为50.82 μmol g-1 h-1,MIL-88A提高了6倍,PMo10V2提高了14倍。 MIL-88A具有金属Fe的未占据位点,作为活性中心位点化学吸收N2分子并使N2极化,形成*N≡N*(过程①)。MIL-88A具有光敏性,能激发大量电子,这些电子迅速与空穴分离,并被PMo10V2有效地转移到N-N π*反键体系中,以快速加氢过程将N≡N解离成*N=*NH,如N=N拉伸振动的DRIFTS(过程②)所示。只有在可见光照射下才能检测到*N=*NH,表明*N=*NH品种是动态产物。 此外,激发态电子注入到*N=*NH中,使-N=N-键断裂,同时获得H+形成*NH=*NH、*NH-*NH2和*NH2-*NH2(过程③~⑤),并且峰较弱,表明加氢过程完成较快。同时,*NH2-*NH2的存在证明了反应遵循对称侧链途径。 最后,中间产物不断获得电子并依次氢化生成NH3或NH4+(过程⑥-⑧)。整个过程清楚地表明,NH3最终通过π-反键过程结合机制成功生成,与固氮酶的N2固定过程是一致的。 Constructing Mimic-Enzyme Catalyst: Polyoxometalates Regulating Carrier Dynamics of Metal-Organic Frameworks to Promote Photocatalytic Nitrogen Fixation. ACS Catal., 2023, DOI: 10.1021/acscatal.3c00944. 原创文章,作者:Gloria,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/06/60cfe33be1/ 催化 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 Angew:高熵锂硫银锗矿固态电解质助力稳定全固态电池 2023年11月18日 Angew.: 用于高电流密度选择性H2O2电合成的超配位镍N4Ni1O2位点单原子催化剂 2022年9月15日 潘建伟院士团队,再发Nature! 2022年10月6日 北科Nano Lett.: 揭示PdCu合金中乙炔半加氢活性位点结构和分布 2024年5月30日 催化顶刊集锦:Angew、JACS、Nature子刊、AFM、ACS Catal.、Adv. Sci.等成果 2023年10月11日 加点“氟”,结合“高”与“低”!他,博毕4年即同济教授,联合金属所所长/「国家杰青」,新发Nature子刊! 2025年1月8日