Hard–Soft Acid–Base Principle Drives Rational Synthesis of Super-Dense Rare-Earth-Based Diatomic Sites

双原子分子 化学 产量(工程) 反键分子轨道 催化作用 计算化学 合理设计 化学物理 同核分子 原子物理学 氮氧化物 工作(物理) 软硬酸碱理论 纳米技术 分子动力学 配对 热力学 金属 电子结构 统计物理学
作者
Yimeng Cai,Xiuyun Wang,Ke Ma,Dongdong Xiao,Hsiao‐Tsu Wang,Yanghua Li,Y. A. Yang,Haonan Li,Chi‐Feng Lee,Yu‐Cheng Shao,Hirofumi Ishii,Nozomu Hiraoka,Jun Luo,Linjie Zhang,Lili Han
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:148 (14): 14912-14923 被引量:11
标识
DOI:10.1021/jacs.5c21164
摘要

Diatomic catalysts (DACs) hold inherent superiority in atomic economy and synergistic catalysis for complex multi-intermediate reactions. However, several fundamental challenges persist, including typically low diatomic loading (<2 wt %), ambiguous diatomic site identification, and most critically, the lack of universal design principles for rational synthesis. Herein, we present a general synthetic strategy guided by the hard–soft acid–base (HSAB) principle, successfully yielding 14 rare-earth (RE)-based DACs with record-high metal loadings (12.8–30.7 wt %, 3.2–5.4 at. %) and corresponding atomic site densities exceeding 1.12 × 10 21 sites g –1 . Through an advanced deep learning-powered diatomic recognition method, we unambiguously identify the heterodiatomic configurations with consistently high pairing ratios (60.5%–70.3%) across the DACs. Mechanistic studies combining experimental and theoretical analyses disclose that the strategic incorporation of soft-base phosphorus in the synthesis effectively diminishes coordination dynamics between hard-acid metals and hard-base nitrogen ligands via the HSAB principle-driven antibonding interactions, thus achieving the superdense diatomic sites. Significantly, the high-loading DACs demonstrate superior electrocatalytic nitrate reduction performance, exhibiting up to a 2.7-fold enhancement in ammonia yield rates over their low-loading counterparts. This work establishes a general coordination chemistry-based design principle for rational construction of advanced diatomic catalysts.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
2秒前
2秒前
wenncc发布了新的文献求助10
2秒前
大个的应助被三木采纳,获得30
2秒前
ccl发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
3秒前
renshi647完成签到,获得积分10
3秒前
简单的煎饼完成签到,获得积分10
3秒前
6666的应助被niqiu采纳,获得20
3秒前
4秒前
Hiccupsssss完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
懒癌晚期发布了新的文献求助10
5秒前
科研通AI6.2的应助被迟迟采纳,获得10
5秒前
丘比特的应助被ashleyjr采纳,获得10
5秒前
5秒前
5秒前
852的应助被xsx采纳,获得10
5秒前
丘比特的应助被1111采纳,获得10
6秒前
joan发布了新的文献求助10
6秒前
rilakkyoel发布了新的文献求助30
6秒前
6秒前
7秒前
7秒前
激动的忆翠完成签到,获得积分10
8秒前
丘比特的应助被yyywww采纳,获得10
8秒前
624794951发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
橙子完成签到,获得积分20
9秒前
pikachu完成签到,获得积分10
9秒前
林林完成签到 ,获得积分20
9秒前
calvin发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
英俊的铭的应助被炙热雅琴采纳,获得10
10秒前
Lilian完成签到 ,获得积分10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Performance standards for antimicrobial disk and dilution susceptibility tests for bacteria isolated from animals 888
Rosenblum, Global Change Biology 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre (2012-09-10) 666
Change the Wallpaper: Transforming Cultural Patterns to Build More Just Communities 600
Final Report for the 2-D Test of Model 901 Rotor and Wing Airfoils (BSWT 592) 528
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 物理 有机化学 化学工程 内科学 生物化学 复合材料 催化作用 心理学 细胞生物学 无机化学 电极 光电子学 人工智能
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7883844
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9397164
关于积分的说明 20819796
捐赠科研通 7486134
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3355791
关于科研通互助平台的介绍 2494789
邀请新用户注册赠送积分活动 2383341