Nitrogenase-inspired mixed-valence MIL-53(FeII/FeIII) for photocatalytic nitrogen fixation

固氮酶 光催化 固氮 价(化学) 氮气 电子转移 金属有机骨架 催化作用 化学 金属 光化学 无机化学 有机化学 吸附
作者
Zhanfeng Zhao,Dong Yang,Hanjie Ren,Ke An,Yao Chen,Zhiyuan Zhou,Wenjing Wang,Zhongyi Jiang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:400: 125929-125929 被引量:168
标识
DOI:10.1016/j.cej.2020.125929
摘要

Biological nitrogenases exhibit superior nitrogen fixation efficiency owing to their unique multi-iron metallocluster (Fe2+3Fe3+4M3+, M = Mo, V, Fe) coordinated by organic polypeptide. Herein, we design a kind of metal organic framework (MOF) photocatalyst, MIL-53(FeII/FeIII) (MIL = Material from Institute Lavoisier), in which the FeII and FeIII constitute the mixed-valence metalloclusters to mimic the Fe2+ active sites and high-valence metal ions in nitrogenases, respectively. Both the FeII and FeIII are coordinated by organic ligands (terephthalic acid), which afford the electron transfer chains as well as the support of monodispersed FeII active sites. The FeIII in MIL-53(FeII/FeIII) is partly in-situ reduced into FeII by ethylene glycol (EG) via one-step solvothermal method, and the FeII/FeIII ratio is regulated from 0.18:1 to 1.21:1 by varying the EG content. Our results show that the FeII/FeIII ratio can significantly affect the photocatalytic activity and structure stability, and MIL-53(FeII/FeIII)-1 with optimal FeII/FeIII ratio (1.06:1) achieves the highest ammonia evolution rate up to 306 μmol h−1 g−1, nearly 10-fold higher than that of other framework-based materials, while remaining stable after 24 h irradiation. Such nitrogenase-like design in MIL-53(FeII/FeIII) endows the efficient electron transfer, exposed active sites, and in particular rational synergy between the catalytic function and non-catalytic function. This work may open a new avenue to the rational design of nitrogen fixation photocatalysts based on framework materials.
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
3秒前
3秒前
4秒前
lang完成签到,获得积分10
4秒前
祁轩完成签到,获得积分10
5秒前
科研通AI6.2应助想学习采纳,获得10
5秒前
茹茹完成签到 ,获得积分10
5秒前
科研通AI6.4应助想学习采纳,获得10
5秒前
6秒前
6秒前
搬砖人发布了新的文献求助20
7秒前
zhou发布了新的文献求助10
8秒前
Lucas应助落寞的问蕊采纳,获得10
9秒前
NexusExplorer应助十八采纳,获得10
9秒前
andre20完成签到 ,获得积分10
11秒前
呵呵呵应助腼腆的修杰采纳,获得20
11秒前
11秒前
紫熊发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
12秒前
GF完成签到 ,获得积分10
13秒前
14秒前
王童发布了新的文献求助10
16秒前
呵呵呵应助于yu采纳,获得20
16秒前
鹤雪发布了新的文献求助10
18秒前
shengyou发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
hulala完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
20秒前
清秀凌蝶发布了新的文献求助20
20秒前
无我完成签到,获得积分10
21秒前
追风少年完成签到,获得积分10
22秒前
达拉崩吧完成签到,获得积分10
24秒前
星点点完成签到 ,获得积分10
24秒前
科研不是科幻完成签到,获得积分10
24秒前
大肥猫发布了新的文献求助10
25秒前
miaoli0116完成签到,获得积分10
26秒前
执着寒风完成签到,获得积分20
26秒前
safa完成签到,获得积分10
28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
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
核安全综合知识2024版 500
Photothermal Science and Techniques 500
The Effective Clinical Neurologist 3ed 500
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 7712886
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9268732
关于积分的说明 20073395
捐赠科研通 7289317
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3297735
关于科研通互助平台的介绍 2452000
邀请新用户注册赠送积分活动 2304890