酸化コバルト水酸化触媒の探査エッジサイト反応性
Andrew M Ullman1, Casey N Brodsky1, Nancy Li1
1Department of Chemistry and Chemical Biology, Harvard University , 12 Oxford Street, Cambridge, Massachusetts 02138, United States.
水分裂触媒はコバルトの縁部で直接酸素結合を伴う. ボレートやリン酸のようなバッファアニオンは,水へのアクセスと酸素進化の反応速度に影響を与え,異質と均質の触媒機構を結びつける.
科学分野:
- 電気化学
- カタリシス
- 材料科学
背景:
- 再生可能エネルギーには 水分分裂の仕組みを理解することが 極めて重要です
- コバルト-酸素電解剤 (Co-OEC) は,酸素進化反応 (OER) に対して有望である.
- OERにおけるバッファアニオンの役割の調査は,触媒の最適化に不可欠です.
研究 の 目的:
- Co-OECによる水分裂触媒の仕組みを解明する.
- 二核コバルト複合体模倣を用いて Co-OEC のエッジサイト化学を調査する.
- OERの運動とメカニズムに対するバッファアニオン (ボラートとリン酸) の影響を理解する.
主な方法:
- 微分電気化学質量スペクトロメトリー (DEMS) と (18) Oラベル付きCo-OEC.
- (17) 核磁共振 (NMR) スペクトロスコーピー
- ボラートとフォスファートのバッファでのアニオン交換とOERの運動研究.
主要な成果:
- 水分裂触媒は,ダイコバルトの縁部で酸素の直接結合によって進行します.
- DEMSとNMRで確認されたように,Co (III) エッジサイトでのリガンド交換は遅い.
- ボラートアニオン交換は急速であり,OERの抑制につながりますが,リン酸交換は遅いです.
- アニオン結合運動は,異なるバッファでのOER活動と相関する.
結論:
- この研究は,異質的および同質的なOERメカニズムとの分子レベルの関係を確立しています.
- 緩衝アニオンダイナミクスは,触媒部位のアクセシビリティとOERの性能に大きな影響を与えます.
- エッジサイト化学とアニオン相互作用を理解することは,水分裂のための効率的な電気触媒の設計の鍵です.
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