Intrinsic nanoparticle-single-atom interplays steering radical versus nonradical pathways in catalytic ozonation

纳米颗粒 激进的 反应性(心理学) 催化作用 电子转移 离解(化学) 化学 光化学 组合化学 选择性 羟基自由基 金属 活性氧 电子效应 多相催化 氧气 密度泛函理论 超氧化物
作者
Ya Liu,Jiajia Yang,Yuxian Wang,Wanli Zhu,Kunsheng Hu,Zhang Liu,King Lun Yeung,Zhong‐Shuai Zhu,Chunmao Chen,Xiaoguang Duan,Shaobin Wang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 8790-8790 被引量:22
标识
DOI:10.1038/s41467-025-63847-8
摘要

Compositional heterogeneity in metal/nitrogen-doped carbons (M-N-Cs) complicates the fundamental elucidation of the intricate interplay between the active metal species that rule the reactivity of single atomic catalysts (SACs). This study unveils the electronic disruptions of cobalt nanoparticles (Co NPs) to the catalytic behaviors of cobalt single-atom (Co SA). The intense electronic communications between high-density Co NPs and Co SA sites lead to dissociation O3 on the high-spin Co SA sites to generate surface-confined hydroxyl radicals (•OH). However, the tandem electron transfer yields superoxide radical (O2•–) with low reactivity and remarkably reduce ozone utilization efficiency (OUE). In contrast, independent Co SA sites far or free from adjacent Co NPs induce a nonradical O3 activation regime, which markedly improves electron utilization efficiency (~2.9-fold), OUE ( ~ 3.0-fold), and turnover frequency (TOF, ~2.5-fold) of Co SA. The nonradical catalytic ozonation process demonstrates high adaptability to complex water matrices and maintains long-term stability in the treatment of real petrochemical wastewater. The deciphered electronic interplays between metal nanoparticles and single atom sites advance a new paradigm to regulate the selectivity of single atom catalysis. Single-atom catalysts, particularly metal/nitrogen-doped carbons, have become a versatile platform for fine-tuning electronic interactions with reactants and controlling thermodynamic selectivity. Here, the authors show that the catalytic ozonation activity of single-atomic Co–N₄ sites can be electronically modulated by adjusting the density of Co nanoparticles on the carbon matrix.
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
亳亳完成签到 ,获得积分10
1秒前
领导范儿应助明远采纳,获得10
1秒前
李健应助明远采纳,获得10
1秒前
之ang张完成签到 ,获得积分10
2秒前
liuqingqing应助xiaolizi采纳,获得10
2秒前
拼搏梦寒完成签到,获得积分10
3秒前
英俊的铭应助Tetryl采纳,获得10
4秒前
4秒前
田田完成签到 ,获得积分10
4秒前
所所应助朴实的小懒虫采纳,获得10
5秒前
瓜田寻夏发布了新的文献求助30
5秒前
15022655822完成签到,获得积分10
6秒前
8秒前
8秒前
KOKORO完成签到,获得积分10
8秒前
脑洞疼应助炙热的机器猫采纳,获得10
9秒前
10秒前
10秒前
CC发布了新的文献求助10
10秒前
hingyao完成签到,获得积分10
11秒前
虚心的乘云完成签到,获得积分10
13秒前
mingjie完成签到,获得积分10
14秒前
汐颜完成签到,获得积分10
14秒前
科研通AI6.4应助百年采纳,获得10
14秒前
15秒前
Einsteinwyuh完成签到,获得积分10
15秒前
cxf关闭了cxf文献求助
15秒前
ken发布了新的文献求助30
15秒前
CC完成签到,获得积分10
15秒前
16秒前
17秒前
18秒前
仰止的浪革完成签到,获得积分10
18秒前
陌雨发布了新的文献求助10
19秒前
优美的冰巧完成签到 ,获得积分10
19秒前
MYYYY发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
heekkll发布了新的文献求助10
20秒前
FashionBoy应助02采纳,获得10
21秒前
22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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
Positive Obsession: The Life and Times of Octavia E. Butler 500
Interpolation and Regression Models for the Chemical Engineer: Solving Numerical Problems 400
The Neuroscience of Language 400
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 7689793
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9251853
关于积分的说明 19973348
捐赠科研通 7262781
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3290408
关于科研通互助平台的介绍 2447127
邀请新用户注册赠送积分活动 2295261