華南理工大學(xué)劉海洋團(tuán)隊(duì)及合作者報(bào)道了非金屬磷咔咯配合物分子首次用于均相電催化析氫反應(yīng)（HER），研究了其分別以有機(jī)酸與水分子作為質(zhì)子源時(shí)的催化析氫性能，并提出了可能的催化反應(yīng)路徑。
作為能源催化領(lǐng)域重要的研究方向，電解水制氫被認(rèn)為是一種將電能轉(zhuǎn)化為清潔化學(xué)能的理想途徑。傳統(tǒng)過渡金屬催化劑的低豐度與高成本等因素制約了其實(shí)際應(yīng)用。因此，開發(fā)儲(chǔ)量豐富、環(huán)境友好的非金屬催化材料成為當(dāng)前重要課題。 咔咯作為卟啉衍生物，具有高活性的M-N4結(jié)構(gòu)，咔咯配體比卟啉能夠穩(wěn)定更高價(jià)態(tài)的中心離子。基于此，華南理工大學(xué)劉海洋教授、袁高清教授及香港中文大學(xué)（深圳）占軒博士將非金屬磷咔咯配合物分子(TPFC)PV(OH)2首次用于均相電催化HER，測(cè)試了其在有機(jī)相中以不同pKa的有機(jī)酸作為質(zhì)子源時(shí)的電催化HER活性。同時(shí)，以自由配體和金屬鈷咔咯配合物分子(TPFC)ColllPPh3作為對(duì)比，結(jié)合動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明，有機(jī)酸pKa值越小，(TPFC)PV(OH)2催化析氫質(zhì)子轉(zhuǎn)移速率越快。以三氟乙酸（TFA）作為質(zhì)子源時(shí)，(TPFC)PV(OH)2在900 mV過電位下，TOFmax可達(dá)到31.75 s-1。通過對(duì)電化學(xué)結(jié)果分析，提出了以咔咯配合物磷中心作為質(zhì)子結(jié)合位點(diǎn)，大環(huán)配體作為電子受體的催化反應(yīng)路徑。此外，還測(cè)試了(TPFC)PV(OH)2在乙腈/水混合相中的電催化HER性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該非金屬磷咔咯配合物在以水分子作為質(zhì)子源時(shí)仍具有良好的催化活性及穩(wěn)定性。 該研究工作拓寬了主族元素咔咯配合物在電催化領(lǐng)域中的應(yīng)用，為設(shè)計(jì)低成本、高活性的新型非金屬電催化材料提供了新的思路。 論文信息 Non-metallic Phosphorus Corrole Functioned as an Efficient Electrocatalyst in Hydrogen Evolution Reaction Gang Yang, Jing-He Cen, Jian Lan, Meng-Yuan Li, Dr. Xuan Zhan, Prof. Dr. Gao-Qing Yuan, Prof. Dr. Hai-Yang Liu 文章的第一作者是華南理工大學(xué)的博士生楊剛 ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.202201553
