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Coordination Number and Geometry02:57

Coordination Number and Geometry

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For transition metal complexes, the coordination number determines the geometry around the central metal ion. Table 1 compares coordination numbers to molecular geometry. The most common structures of the complexes in coordination compounds are octahedral, tetrahedral, and square planar.
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Coordination Compounds and Nomenclature02:54

Coordination Compounds and Nomenclature

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In most main group element compounds, the valence electrons of the isolated atoms combine to form chemical bonds that satisfy the octet rule. For instance, the four valence electrons of carbon overlap with electrons from four hydrogen atoms to form CH4. The one valence electron leaves sodium and adds to the seven valence electrons of chlorine to form the ionic formula unit NaCl (Figure 1a). Transition metals do not normally bond in this fashion. They primarily form coordinate covalent bonds, a...
26.8K
Metallic Solids02:37

Metallic Solids

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Metallic solids such as crystals of copper, aluminum, and iron are formed by metal atoms. The structure of metallic crystals is often described as a uniform distribution of atomic nuclei within a “sea” of delocalized electrons. The atoms within such a metallic solid are held together by a unique force known as metallic bonding that gives rise to many useful and varied bulk properties.
All metallic solids exhibit high thermal and electrical conductivity, metallic luster, and malleability....
20.8K
Metal-Ligand Bonds02:51

Metal-Ligand Bonds

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The hemoglobin in the blood, the chlorophyll in green plants, vitamin B-12, and the catalyst used in the manufacture of polyethylene all contain coordination compounds. Ions of the metals, especially the transition metals, are likely to form complexes.
In these complexes, transition metals form coordinate covalent bonds, a kind of Lewis acid-base interaction in which both of the electrons in the bond are contributed by a donor (Lewis base) to an electron acceptor (Lewis acid). The Lewis acid in...
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Lattice Centering and Coordination Number02:33

Lattice Centering and Coordination Number

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The structure of a crystalline solid, whether a metal or not, is best described by considering its simplest repeating unit, which is referred to as its unit cell. The unit cell consists of lattice points that represent the locations of atoms or ions. The entire structure then consists of this unit cell repeating in three dimensions. The three different types of unit cells present in the cubic lattice are illustrated in Figure 1.
Types of Unit Cells
Imagine taking a large number of identical...
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Bonding in Metals02:32

Bonding in Metals

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Metallic bonds are formed between two metal atoms. A simplified model to describe metallic bonding has been developed by Paul Drüde called the “Electron Sea Model”. 
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Las estructuras metálicas orgánicas median la coordinación de Cu para la electrorreducción selectiva de CO2

Dae-Hyun Nam1, Oleksandr S Bushuyev1, Jun Li1,2

  • 1Department of Electrical and Computer Engineering , University of Toronto , 10 King's College Road , Toronto , Ontario M5S 3G4 , Canada.

Journal of the American Chemical Society
|August 17, 2018
PubMed
Resumen

Los investigadores desarrollaron un nuevo método utilizando marcos metálico-orgánicos (MOF) para crear racimos de cobre (Cu). Esta estrategia mejora la reacción electroquímica de reducción de dióxido de carbono (CO2RR) para producir productos valiosos de múltiples carbonos como el etileno.

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Área de la Ciencia:

  • Ciencias de los materiales
  • La electroquímica
  • Catálisis

Sus antecedentes:

  • La reacción electroquímica de reducción de dióxido de carbono (CO2RR) es crucial para convertir el CO2 en productos químicos valiosos.
  • Los clústeres de cobre (Cu) son catalizadores prometedores para la CO2RR, pero el control de su selectividad, especialmente para los productos multicarbónicos, sigue siendo un desafío.
  • El número de coordinación superficial (NC) de los sitios activos de Cu influye significativamente en los resultados de CO2RR.

Objetivo del estudio:

  • Desarrollar una estrategia para regular la formación de clústeres de Cu utilizando marcos orgánicos metálicos (MOF) para mejorar la CO2RR hacia productos multicarbónicos.
  • Promover sitios de Cu poco coordinados mediante el control de la estructura de los dimeros de Cu, precursores de los grupos de Cu.
  • Establecer una relación estructura-actividad entre el clúster Cu CN y la selectividad CO2RR.

Principales métodos:

  • Se utilizó HKUST-1, un marco metálico-orgánico (MOF), como plantilla para la formación de cúmulos de Cu.
  • HKUST-1 tratado térmicamente para distorsionar los cúbidos simétricos en motivos asimétricos, creando sitios poco coordinados.
  • Se empleó resonancia paramagnética de electrones (EPR) y espectroscopia de absorción de rayos X in situ (XAS) para caracterizar los cúmulos de Cu y sus estados electrónicos.
  • Se ha investigado el efecto de las diferentes condiciones de procesamiento de los materiales en la estructura del cúmulo y el rendimiento de la CO2RR.

Principales resultados:

  • Promovió con éxito la formación de cúmulos de Cu con bajos números de coordinación (CN) a partir de dímeros de Cu distorsionados dentro de HKUST-1.
  • Se logró una eficiencia Faradaic (FE) récord del 45% para la producción de C2H4 (etileno) utilizando estos catalizadores de clúster de Cu derivados de MOF.
  • Se ha demostrado que el ajuste de la CN Cu-Cu en grupos de Cu es clave para controlar la selectividad de la CO2RR.

Conclusiones:

  • La estrategia de síntesis regulada por el MOF controla efectivamente la formación de grupos de Cu y promueve sitios activos poco coordinados.
  • Este enfoque ofrece una vía para producir selectivamente productos multicarbónicos a partir de la electroreducción de CO2.
  • La relación estructura-actividad establecida proporciona información para el diseño de catalizadores de Cu avanzados para CO2RR.