Understanding the Unique Selectivity of Cobalt Phthalocyanine in Multielectron Reduction of Carbon Dioxide

选择性 催化作用 质子化 氧化还原 光化学 化学 可逆氢电极 无机化学 有机化学 电极 离子 电化学 物理化学 工作电极
作者
Hengyu Li,Yangfan Shao,Zhichao Zhang,Muhammad N. Tahir,Tingzheng Hou,Lin Gan,Feng Ding,Jia Li
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:15 (1): 139-147 被引量:11
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c05744
摘要

Metal–nitrogen–carbon (M–N–C) single-atom catalysts (SACs) have emerged as promising heterogeneous electrocatalysts for the CO2 reduction reaction (CO2RR). However, the predominant production of CO over multielectron products remains a challenge for most M–N–C SACs, with the exception of cobalt phthalocyanine (CoPc). In this study, the comparison of CoPc and a series of analogous M–N–C SACs was systematically investigated using density functional theory calculations to unravel the factors contributing to the selectivity of CoPc in catalyzing multielectron CO2RR. The relationship between the selectivity and the electronic configuration of M–N–C SACs was revealed. The half-filled dz2 orbital of the cobalt ion lead to moderate chemisorption of *CO on CoPc, enabling the subsequent protonation of *CO. In addition, we identified a unique type of hydrogen bond in which the C atom of *CO acts as the proton acceptor (C···H–O hydrogen bond), which significantly promotes the proton transfer to *CO and selectivity for multielectron products. Only the *CO on CoPc was observed to form the C···H–O hydrogen bond, elucidating the unique multielectron CO2RR performance of CoPc. In addition, we further elucidated the formation mechanism of the C···H–O hydrogen bond, which provides an alternative strategy to accelerate proton transfer in electrochemical reactions by utilizing this unconventional hydrogen bond.
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
甜甜友容完成签到,获得积分10
刚刚
永溺深海的猫完成签到,获得积分10
刚刚
少卿发布了新的文献求助10
2秒前
每天都想退学完成签到,获得积分10
2秒前
飞快的孱完成签到,获得积分10
3秒前
hong完成签到,获得积分10
4秒前
viczhang完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
超级玛丽完成签到,获得积分10
10秒前
谨慎的沉鱼完成签到,获得积分10
10秒前
干饭选手又困了完成签到,获得积分10
10秒前
SJH完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
威风的龙完成签到,获得积分10
12秒前
14秒前
14秒前
15秒前
文静乘云发布了新的文献求助10
15秒前
kabayi完成签到 ,获得积分10
15秒前
ZHH发布了新的文献求助10
15秒前
初景发布了新的文献求助10
16秒前
17秒前
少卿发布了新的文献求助10
17秒前
欧克应助动听元彤采纳,获得10
18秒前
自费上学又一天完成签到,获得积分10
18秒前
关而呀呀完成签到,获得积分10
18秒前
20秒前
afterglow完成签到 ,获得积分10
21秒前
悦耳青曼发布了新的文献求助10
21秒前
陈平安应助SALLOio采纳,获得20
22秒前
酷炫的涑发布了新的文献求助10
24秒前
碎落星沉完成签到,获得积分10
26秒前
淡然靖柔完成签到,获得积分10
26秒前
breaking完成签到,获得积分10
27秒前
李爱国应助菜菜要努力采纳,获得10
27秒前
小马甲应助开放的寄文采纳,获得10
27秒前
28秒前
刘珍荣完成签到,获得积分10
29秒前
今后应助酷炫的涑采纳,获得30
29秒前
牛儿牛儿完成签到,获得积分10
30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
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
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 7750024
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9297649
关于积分的说明 20241534
捐赠科研通 7331563
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3309510
关于科研通互助平台的介绍 2461104
邀请新用户注册赠送积分活动 2321840