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:1
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 × 1021 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
Kao应助高挑的笙采纳,获得10
1秒前
1秒前
小木木完成签到,获得积分10
1秒前
阿瑶发布了新的文献求助30
1秒前
科研通AI6.2应助科研通管家采纳,获得100
3秒前
aaaa应助香奈宝采纳,获得10
3秒前
4秒前
张江第一火男完成签到,获得积分10
4秒前
一水合羟基磷酸钙完成签到,获得积分10
4秒前
Hua完成签到 ,获得积分10
4秒前
东方元语应助科研通管家采纳,获得20
4秒前
ZhijunXiang完成签到,获得积分10
5秒前
柚子苗完成签到,获得积分10
5秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
6秒前
lgx完成签到,获得积分10
7秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
7秒前
7秒前
勤劳的沛山完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
出口小辣条完成签到,获得积分10
11秒前
界然完成签到,获得积分10
11秒前
瘦瘦的枫叶完成签到 ,获得积分10
11秒前
12秒前
阿尼完成签到 ,获得积分10
12秒前
东方元语应助科研通管家采纳,获得20
13秒前
圣迭戈发布了新的文献求助20
14秒前
乐乐应助科研通管家采纳,获得10
15秒前
15秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
16秒前
mm发布了新的文献求助10
17秒前
毛豆应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
17秒前
花花酱完成签到 ,获得积分10
18秒前
gouge6完成签到,获得积分10
18秒前
懒羊羊发布了新的文献求助10
20秒前
21秒前
谦让的博完成签到,获得积分10
22秒前
无撩发布了新的文献求助10
23秒前
快乐科研完成签到,获得积分10
23秒前
依依东望完成签到,获得积分20
23秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Gründe der Seele:Die Wiener Psychatrie im 20.Jahrhundert 1000
Development of a Bridge Weigh-In-Motion System: A technology to convert the bridge response to the passage of traffic into data on vehicle configurations, speeds, times of travel and weights 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Current concepts in cutaneous toxicity : proceedings of the Fourth Conference on Cutaneous Toxicity, Washington, D.C., May 9-11, 1979 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7271989
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8892715
关于积分的说明 18799080
捐赠科研通 6946580
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3204492
关于科研通互助平台的介绍 2376807
邀请新用户注册赠送积分活动 2180122