用定制分子催化剂通过表面宿主-客体复合而异质化的电催化氨氧化
Helena Roithmeyer1, Laurent Sévery1, Thomas Moehl1
1Department of Chemistry, University of Zurich, Winterthurerstrasse 190, Zurich 8057, Switzerland.
我们开发了一种稳定的,在表面固定的氨氧化分子催化剂. 这种宿主-客户系统在有机和水溶液中表现出高效率和可重复使用性,选择性地产生酸盐.
科学领域:
- 表面化学和异质催化
- 协调化学和超分子组件
- 电化学和能量转换
背景情况:
- 在电极表面固定的宏循环宿主分子促进了分子异质催化剂的结合.
- 开发强大高效的氨氧化催化剂对于各种化学过程至关重要,包括能量转化和管理.
研究的目的:
- 设计和合成一种用于电化学氧化氨的新型表面固宿主-客体.
- 评估新催化剂在有机和水性介质中的催化性能,稳定性和可重复使用性.
- 为了比较基于阿达曼的催化剂与基于的类似剂的氨氧化效果.
主要方法:
- 一个分子催化剂[Ru(bpy-NMe2) ((tpada) ((Cl))) ((PF6) 的合成,具有亚达曼结合组.
- 将催化剂固定在用化β-环氧衍生物功能化的半孔性ITO (mITO) 表面上.
- 在各种溶剂系统中进行电化学表征和氨氧化实验,评估结合常数,稳定性和法拉第效率.
主要成果:
- 在成功转移到电极表面的阿达曼提尔基因和β-环氧之间观察到高的结合常数 (K11 = 492 ± 21 M-1在DMSO-d6:D2O (7:3)).
- 基于亚达曼的催化剂表现出优异的性能和稳定性,与基于纳夫的类似物相比,由于结合力更强,客体表面距离更短.
- 在水中的氨氧化产生了高达100%的法拉第效率的选择性酸盐 (NO3-),并且主体固定电极显示出出色的重复使用性 (>3个循环).
结论:
- 表面定宿主-客群为分子异质催化提供了一个强大的平台,使得有效的氨氧化.
- 亚达曼替代剂增强了催化剂的稳定性和性能,克服了与基本条件和绝缘组相关的挑战.
- 这种系统为选择性和可重复使用的电化学氨氧化在各种介质中提供了一个有前途的方法.
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