日韩不卡在线观看视频不卡,国产亚洲人成A在线V网站,处破女八a片60钟粉嫩,日日噜噜夜夜狠狠va视频

網(wǎng)站首頁/有機(jī)動(dòng)態(tài)/有機(jī)前沿/蘭州大學(xué)丁勇課題組文章ACB：通過分子催化劑在金屬有機(jī)框架上的共價(jià)錨定策略合成高效穩(wěn)定的多相水氧化催化劑
蘭州大學(xué)丁勇課題組文章ACB：通過分子催化劑在金屬有機(jī)框架上的共價(jià)錨定策略合成高效穩(wěn)定的多相水氧化催化劑
第一作者：梁向明

通訊作者：張江威*，段樂樂*，丁勇*
通訊單位：蘭州大學(xué)，馬凱特大學(xué)（美國(guó)），中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所，南方科技大學(xué)

 圖文摘要

 成果簡(jiǎn)介 

近日，蘭州大學(xué)丁勇教授與中科院大連化物所張江威博士、南方科技大學(xué)段樂樂副教授等在Applied Catalysis B: Environmental上發(fā)表題為“Covalent immobilization of molecular complexes on metal-organic frameworks towards robust and highly efficient heterogeneous water oxidation catalysts”的研究論文（DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120070）。將Ru配合物通過酰胺鍵錨定到金屬有機(jī)框架材料（MOFs）中，不僅實(shí)現(xiàn)了均相催化劑的異相化，使其易于回收，還顯著地提升了Ru配合物在化學(xué)水氧化反應(yīng)中的催化活性和穩(wěn)定性?；诤铣煞桨概cX射線吸收譜（XAS）等表征結(jié)果對(duì)異相化催化劑內(nèi)部的Ru單元進(jìn)行了明確的結(jié)構(gòu)解析，探討了Ru配合物結(jié)構(gòu)對(duì)異相化催化劑在水氧化循環(huán)中的穩(wěn)定性的影響，為提高水氧化催化劑的穩(wěn)定性和催化活性提供了良好的策略。

 全文速覽 

本文首先將Ru基配合物共價(jià)錨到MOFs骨架上得到了三種異相化的復(fù)合催化劑，通過掃描電鏡、透射電鏡、XAS等對(duì)復(fù)合催化劑的外部形貌及內(nèi)部Ru單元的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征和解析。在硝酸鈰銨驅(qū)動(dòng)的化學(xué)水氧化體系中，當(dāng)分子催化劑通過酰胺鍵錨定到MOFs骨架后，其水氧化活性提升了120倍。研究發(fā)現(xiàn)三種復(fù)合催化劑的在水氧化反應(yīng)中具有不同的穩(wěn)定性?；谌N復(fù)合催化劑中Ru配位環(huán)境的改變和循環(huán)回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探討了復(fù)合催化劑內(nèi)部Ru單元的分子結(jié)構(gòu)對(duì)異相化催化劑在水氧化循環(huán)中的穩(wěn)定性的影響。

 引言 

隨著全球能源短缺和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，開發(fā)清潔可再生能源變得愈發(fā)迫切。太陽光催化水分解是一條極具吸引力的新能源生產(chǎn)技術(shù)。水氧化半反應(yīng)由于涉及多個(gè)電子和質(zhì)子的轉(zhuǎn)移，被視為水分解反應(yīng)的“瓶頸”。在過去的幾十年中，研究者們?cè)陂_發(fā)新型水氧化催化劑方面做了大量的工作。以金屬配合物為代表的均相催化劑可以通過化學(xué)修飾來系統(tǒng)地調(diào)變其結(jié)構(gòu)和催化活性，在提高催化活性和研究催化機(jī)理等方面表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)。然而難以回收、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)限制了均相催化劑的發(fā)展。自然界光系統(tǒng)II通過將[Mn4CaO5]簇包埋到蛋白質(zhì)環(huán)境中完美地解決了產(chǎn)氧復(fù)合物的穩(wěn)定性問題。借鑒這一思路，本文將分子催化劑與穩(wěn)定的金屬有機(jī)框架材料相結(jié)合，提高了分子催化劑的催化活性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了分子催化劑的循環(huán)回收。

圖文導(dǎo)讀

三種復(fù)合催化劑的掃描電鏡、透射電鏡和元素mapping結(jié)果

Figure 1. SEM of fresh 3 (a, b), fresh 4 (i, j) and 5 (q, r), TEM of fresh 3 (c), fresh 4 (k) and fresh 5 (s), HAADF-STEM of fresh 3 (d), fresh 4 (l) and 5 (t), corresponding elemental mapping images of fresh 3 (e-h), fresh 4(m-p) and 5 (u-x).

利用酰胺鍵將三種Ru配合物錨定到MIL-101(Cr)的骨架上，掃描電鏡和透射電鏡結(jié)果表明盡管三種復(fù)合催化劑的表面粗糙，但依然很好地保持了初始MOFs的八面體形貌結(jié)構(gòu)。元素mapping結(jié)果也證明Ru元素均勻地分布于MOFs骨架上。

復(fù)合催化劑3與對(duì)照樣品的小波變換擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜

Figure 2. Wavelet transform extended X-ray absorption fine structure (WTEXAFS) of Ru foil (a), [Ru(bpy)3]Cl2 (b), RuCl3 (c) and Catalyst 3 (d).

小波變換擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜是研究MOFs中Ru原子配位環(huán)境，特別是在Ru原子的第一配位層含有雜原子時(shí)的一種有效方法。以Ru箔、[Ru(bpy)3]Cl2、RuCl3作為對(duì)照可以得到Ru-Ru、Ru-N、Ru-Cl等在小波變換擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜中的坐標(biāo)位置。從Figure 2d可知位于[5.60, 1.86]（[χ(k), χ(R)]）的散射路徑信號(hào)為Ru-N，位于[7.20, 2.30]（[χ(k)， χ(R)]）的弱信號(hào)為Ru-Cl，說明催化劑3中的Ru原子的第一配位層中含有Ru-N和Ru-Cl。催化劑3中沒有出現(xiàn)Ru-Ru的散射路徑信號(hào)，證明了Ru配合物在MOFs骨架上具有很好的分散性。

復(fù)合催化劑的X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜與DFT優(yōu)化的分子結(jié)構(gòu)

Figure 3. χ(R) space spectra fitting curves of 3 (a), 4 (d) and 5 (g), inverse FT χ(R) space spectra into χ(q) space spectra (χ(k) space) fitting curves of 3 (b), 4 (e) and 5 (h) at Ru K-edge, the red lines are the fit to the DFT-optimized molecular model [Ru(terpy-Ac-NH2)(pic)2Cl]+ (c), [Ru(terpy)(isc-NH2)Cl2] (f) and [Ru(terpy)(isc-NH2)(pic)2]2+ (i). C (gray), H (light gray), O (red), N (blue), Ru (dark cyan), Cl (green).

基于復(fù)合催化劑的合成方案、X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜的理論模擬與實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的擬合，證明了三種復(fù)合催化劑中配合物的結(jié)構(gòu)分別為[Ru(terpy-Ac)(pic)2Cl]+、[Ru(terpy)(isc)Cl2]和[Ru(terpy)(isc)(pic)2]2+。在CeIV驅(qū)動(dòng)的化學(xué)水氧化反應(yīng)中，錨定后的復(fù)合催化劑3表現(xiàn)出最佳的催化活性，其轉(zhuǎn)化頻率（96h-1）是對(duì)應(yīng)的分子催化劑轉(zhuǎn)化頻率（0.8h-1）的120倍。需要指出的是MOFs與分子催化劑的直接物理混合并不能明顯提升分子催化劑的產(chǎn)氧性能，只有通過共價(jià)錨定策略才能實(shí)現(xiàn)分子催化劑催化活性的顯著提升。

回收催化劑3的擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜與配合物結(jié)構(gòu)變化

Figure 4. (a) χ(R) space spectra fitting curve of recovered 3. (b) Inverse FT χ(R) space spectra into χ(q) space spectra (χ(k) space) fitting curve of recovered 3. (c) DFT-optimized molecular model [Ru(terpy-Ac-NH2)(pic)2(H2O)]2+ (right), Cl is substituted by H2O in Ru complex of catalyst 3, C (gray), H (light gray), O (red), N (blue), Ru (dark cyan), Cl (green).

回收催化劑3的擴(kuò)展X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜與根據(jù) [Ru(terpy-Ac-NH2)(pic)2(H2O)]2+得到的理論結(jié)果可以充分地?cái)M合，而與初始催化劑3中的Ru配合物結(jié)構(gòu)[Ru(terpy-Ac-NH2)(pic)2Cl]+的理論結(jié)果存在明顯偏差。這說明在催化過程中Ru的配位環(huán)境發(fā)生了改變，處于赤道面的Cl-被H2O取代，生成了含有[Ru-OH2]結(jié)構(gòu)的真正催化物種。含有[Ru-OH2]結(jié)構(gòu)的催化物種的發(fā)現(xiàn)對(duì)我們探討復(fù)合催化劑中的Ru的配位環(huán)境與催化劑循環(huán)穩(wěn)定性之間的關(guān)系具有重要作用。

 小結(jié) 

本文將貴金屬Ru基配合物通過酰胺鍵錨定到MOFs上，不僅實(shí)現(xiàn)了貴金屬基均相催化劑的異相化，使得很多高催化活性的均相貴金屬催化劑具有更高的應(yīng)用價(jià)值，還有利于通過多種物理表征技術(shù)探究分子催化劑在水氧化反應(yīng)中的結(jié)構(gòu)變化。在硝酸鈰銨驅(qū)動(dòng)的化學(xué)水氧化體系中，當(dāng)分子催化劑通過酰胺鍵錨定到MOFs骨架后，其水氧化活性提升了120倍。基于復(fù)合催化劑內(nèi)Ru配合物的結(jié)構(gòu)解析和循環(huán)回收實(shí)驗(yàn)等研究結(jié)果，探討了復(fù)合催化劑的循環(huán)穩(wěn)定性與內(nèi)部Ru配合物結(jié)構(gòu)之間的構(gòu)效關(guān)系，為提高水氧化催化劑的穩(wěn)定性和催化活性提供了良好的思路。

 作者介紹 

梁向明博士，分別在2014年、2017年和2020年獲得蘭州大學(xué)學(xué)士、碩士（導(dǎo)師達(dá)朝山教授）和博士學(xué)位（導(dǎo)師丁勇教授），目前在天津理工大學(xué)魯統(tǒng)部教授課題組從事博士后研究，研究重點(diǎn)為過渡金屬配合物催化的水氧化和CO2還原研究。讀博期間以第一作者身份在Applied Catalysis B: Environmental, Chemical Communications, ChemCatChem等期刊發(fā)表論文3篇，以共同第一作者身份在Chemical Communications發(fā)表論文1篇。

張江威博士，博士畢業(yè)于清華大學(xué)化學(xué)系，目前就職于大連化學(xué)物理研究所潔凈能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，擔(dān)任東北地區(qū)X-射線專業(yè)委員會(huì)委員，致力于大科學(xué)裝置精準(zhǔn)結(jié)構(gòu)探測(cè)與構(gòu)效關(guān)系建立通用方法學(xué)，主要包括同步輻射XRD、XAS、PDF探測(cè)技術(shù)。目前與北京光源共同參與2020國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“大科學(xué)裝置前沿研究”重點(diǎn)專項(xiàng)相關(guān)線站平臺(tái)建設(shè)。在Chem, Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Commun., Adv. Mater., Adv. Energy Mater., Appl. Catal. B: Environ.等期刊發(fā)表論文70余篇，出版國(guó)內(nèi)首部基于olex2晶體結(jié)構(gòu)解析與可視化專著1部，在精準(zhǔn)物質(zhì)結(jié)構(gòu)演變探測(cè)解析領(lǐng)域的貢獻(xiàn)入選大連市高層次人才，中科院青促會(huì)。

段樂樂博士分別在2004年和2007年獲得大連理工大學(xué)學(xué)士和碩士學(xué)位，于2007年通過大連理工大學(xué)-瑞典皇家工學(xué)院專項(xiàng)培養(yǎng)項(xiàng)目前往瑞典皇家工學(xué)院攻讀博士學(xué)位（指導(dǎo)教授孫立成院士），2011年博士畢業(yè)之后在該校從事博士后研究工作。2013年開始在美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室資深研究員Fujita課題組從事二氧化碳還原研究工作。2015年獲得瑞典皇家工學(xué)院化學(xué)系tenure-track助理教授職位。2017年獲得國(guó)家特聘專家稱號(hào)并開始在深圳南方科技大學(xué)化學(xué)系工作，從事面向清潔能源轉(zhuǎn)化的小分子活化研究工作。研究課題包括：（1）新型石墨雙炔二維材料的設(shè)計(jì)制備以及功能化修飾；（2）石墨雙炔衍生物負(fù)載的單原子以及納米團(tuán)簇催化劑的制備以及電催化性能研究；（3）過渡金屬錳配合物催化二氧化碳還原的機(jī)理研究。

丁勇：教授，博士生導(dǎo)師，蘭州大學(xué)化工學(xué)院物理化學(xué)研究所所長(zhǎng)，甘肅省飛天學(xué)者特聘教授。2004年12月于中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所博士畢業(yè)后加盟蘭州大學(xué)。2009年12月至2011年01月在美國(guó)埃默里大學(xué)化學(xué)系訪學(xué)。現(xiàn)任Chinese Journal of Catalysis編委。先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金，國(guó)家自然科學(xué)基金面上，甘肅省自然科學(xué)基金重點(diǎn)，教育部中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)重點(diǎn)，甘肅省金川集團(tuán)股份有限公司脫硫劑開發(fā)項(xiàng)目，中化學(xué)科學(xué)技術(shù)研究有限公司烯烴氧化催化劑開發(fā)等多項(xiàng)橫縱向研究課題。在國(guó)內(nèi)外各種學(xué)術(shù)交流會(huì)議上做了40多場(chǎng)主題、邀請(qǐng)和口頭報(bào)告。至今已在Angew. Chem. Int. Ed., Energy Environ. Sci., Adv. Funct. Mater., Nano Energy, ACS Energy Lett., ACS Catal., Appl. Catal. B, Chin. J. Catal.等學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表研究論文120余篇。研究方向：(1) 人工光合作用的化學(xué)模擬；(2) 光催化、電催化以及光電催化水分解；（3）二氧化碳光催化轉(zhuǎn)化；(4)多金屬氧酸鹽 (雜多酸) 的合成、表征及催化性能的研究。

參考文獻(xiàn)：
Xiangming Liang, Sizhuo Yang, Junyi Yang, Wanjun Sun, Xiangyang Li, Baochun Ma, Jier Huang, Jiangwei Zhang*, LeleDuan* and Yong Ding*, Covalent immobilization of molecular complexes on metal-organic frameworks towards robust and highly efficient heterogeneous water oxidation catalysts, Appl. Catal. B: Environ., 2021, DOI:10.1016/j.apcatb.2021.120070.
原文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092633732100196X?via%3Dihub



納孚服務(wù)
  • 化學(xué)試劑

  • 提供稀有化學(xué)試劑現(xiàn)貨

  • 化學(xué)試劑定制合成服務(wù)

  • 上海納孚生物科技有限公司提供市場(chǎng)稀缺的化學(xué)試劑定制服務(wù)

  • 新材料現(xiàn)貨

  • 上海納孚生物科技有限公司代理或自產(chǎn)包含石墨烯產(chǎn)品，類石墨烯產(chǎn)品、碳納米管、無機(jī)納米材料以及一些高分子聚合物材料

  • 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及定制合成

  • 可以根據(jù)客戶需求對(duì)所需化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改性，從而定制合成出客戶所需分子式結(jié)構(gòu)

  • 聯(lián)系我們
  • 021-58952328
  • 13125124762
  • info@chemhui.com
  • 關(guān)注我們
在線客服
live chat