シングル・アトムはセレニド由来ニオオヒの金属-酸素共相性を強化し,直接の分子内酸素結合を実現する
Zhao-Hua Yin1, Yuan Huang2, Kepeng Song3
1State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, Jinan 250100, China.
Journal of the American Chemical Society
|February 29, 2024
まとめ
NiOOH (Ir1@NiOOH) の単一のイリジウム原子は,メカニズムをシフトすることにより,酸素進化反応 (OER) を強化します. この新しい触媒構造は,OERの電気触媒性能を大幅に高めています.
科学分野:
- 電気化学
- 材料科学
- カタリシス
背景:
- 酸素進化反応 (OER) はエネルギー変換技術にとって極めて重要です.
- 高活性で安定した電気触媒の開発は,効率的なOERに不可欠です.
- 原子レベルでの触媒のダイナミクスと反応経路を理解することは,優れた触媒の設計の鍵です.
研究 の 目的:
- OERの活性性を高める新しい電触媒を設計する.
- 原子レベルの構造とリガンド環境がOERの性能に与える影響を調査する.
- 触媒における元素の置換によって引き起こされるメカニズムシフトを解明する.
主な方法:
- イオン交換反応と電気化学的ダイナミック再構築
- NiOOHに固定された単一のIr原子の合成 (Ir1@NiOOH).
- インサイト微分電気化学質量スペクトロメトリ (DEMS) と理論的な計算.
主要な成果:
- Ir1@NiOOHはO2p帯の上昇を示し,金属と酸素の共振性を強めた.
- シングルメタルサイトメカニズム (SMSM) からデュアルメタルサイトメカニズム (DMSM) に移行した.
- 低超電位 (142 mV 10 mA cm−2 と 308 mV 1000 mA cm−2) との例外的なOER性能
結論:
- NiOOHの単一のイール原子ドーピングは,OER電解を効果的に強化します.
- 設計されたIr1@NiOOH触媒は,OERのパフォーマンスの新しいベンチマークを設定します.
- 原子レベルの構造変更は,OERの電気触媒設計を最適化するために重要です.
関連する概念動画
Oxidation of Alkenes: Syn Dihydroxylation with Osmium Tetraoxide
10.2K
Alkenes are converted to 1,2-diols or glycols through a process called dihydroxylation. It involves the addition of two hydroxyl groups across the double bond with two different stereochemical approaches, namely anti and syn. Dihydroxylation using osmium tetroxide progresses with syn stereochemistry.
10.2K
Oxidative Cleavage of Alkenes: Ozonolysis
10.3K
In ozonolysis, ozone is used to cleave a carbon–carbon double bond to form aldehydes and ketones, or carboxylic acids, depending on the work-up.
Ozone is a symmetrical bent molecule stabilized by a resonance structure.
Ozone is a symmetrical bent molecule stabilized by a resonance structure.
10.3K
Oxidation of Alkenes: Syn Dihydroxylation with Potassium Permanganate
11.5K
Alkenes can be dihydroxylated using potassium permanganate. The method encompasses the reaction of an alkene with a cold, dilute solution of potassium permanganate under basic conditions to form a cis-diol along with a brown precipitate of manganese dioxide.
11.5K
Oxidation of Alkenes: Anti Dihydroxylation with Peroxy Acids
5.8K
Diols are compounds with two hydroxyl groups. In addition to syn dihydroxylation, diols can also be synthesized through the process of anti dihydroxylation. The process involves treating an alkene with a peroxycarboxylic acid to form an epoxide. Epoxides are highly strained three-membered rings with oxygen and two carbons occupying the corners of an equilateral triangle. This step is followed by ring-opening of the epoxide in the presence of an aqueous acid to give a trans diol.
5.8K
Oxidation-Reduction Reactions
64.9K
Oxidation–Reduction Reactions
64.9K
Diazonium Group Substitution with Halogens and Cyanide: Sandmeyer and Schiemann Reactions
1.9K
Arenediazonium substitution reactions occur when the diazonium group is substituted by various functional groups such as halides, hydroxyl, nitrile, etc. For instance, arenediazonium salts react with copper(I) salts of chloride, bromide, or cyanide to form corresponding aryl chlorides, bromides, and nitriles. These reactions are named Sandmeyer reactions. Although the mechanism of this reaction is complicated, as illustrated in Figure 1, they are believed to progress via an aryl copper...
1.9K


