Constructing Mimic-Enzyme Catalyst: Polyoxometalates Regulating Carrier Dynamics of Metal–Organic Frameworks to Promote Photocatalytic Nitrogen Fixation

固氮酶 催化作用 反键分子轨道 固氮 光催化 化学 光化学 电负性 原子轨道 材料科学 氮气 纳米技术 电子 有机化学 物理 量子力学
作者
Xiaohong Li,Hui Li,Shenlong Jiang,Lan Yang,Huiyi Li,Qilong Liu,Wei Bai,Qun Zhang,Chong Xiao,Yi Xie
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:13 (11): 7189-7198 被引量:42
标识
DOI:10.1021/acscatal.3c00944
摘要

In nature, nitrogenase can achieve efficient environmental fixation of nitrogen (N2) molecules through π-backbonding mechanism, which inspires us to simulate the N2 fixation process of nitrogenase to overcome the bottleneck in existing artificial synthetic ammonia (NH3), so as to achieve efficient artificial conversion of N2 to NH3 under mild conditions. Herein, we highlight a strategy of constructing a mimic-enzyme catalyst for photocatalytic N2 fixation based on metal–organic frameworks (MOFs) and polyoxometalates (POMs) in which POMs can efficiently regulate carrier dynamics of MOFs to simulate the π-backbonding mechanism of nitrogenase. Oxygen-rich group POMs with strong electronegativity attract electrons from transition-metal atom in MOFs, thus reducing the 3d orbitals' electron density of transition-metal atom and enhancing unoccupied d-orbitals in favor of adsorbing N2. Simultaneously, the photoexcited electrons in MOFs are efficiently transferred by POMs into the N–N π* antibonding system to activate N2 via π-backbonding mechanism. Taking MIL-88A (C12H6O13Fe) and PMo10V2 (H5PMo10V2O40) as an example, we have obtained a significantly enhanced NH3 production rate of 50.82 μmol g–1 h–1, which is enhanced by 6 times for MIL-88A and 14 times for PMo10V2. Our results make an important contribution to further guidance for artificial N2 fixation under mild conditions.
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
甘泊寓完成签到,获得积分10
2秒前
running发布了新的文献求助10
3秒前
沉默的谷秋完成签到,获得积分10
5秒前
无花果应助翁若翠采纳,获得10
5秒前
科研通AI5应助Nancy采纳,获得10
6秒前
7秒前
7秒前
8秒前
9秒前
10秒前
11秒前
11秒前
上官若男应助幽默山兰采纳,获得10
11秒前
zzzzzx发布了新的文献求助50
12秒前
12秒前
12秒前
小马完成签到 ,获得积分10
12秒前
Siyu完成签到 ,获得积分10
13秒前
zhongbo完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
LIJINGGE发布了新的文献求助10
16秒前
LIJINGGE发布了新的文献求助10
16秒前
LIJINGGE发布了新的文献求助10
16秒前
LIJINGGE发布了新的文献求助10
16秒前
bkagyin应助甘泊寓采纳,获得10
17秒前
18秒前
完美世界应助哈哈哈采纳,获得30
20秒前
45343发布了新的文献求助10
20秒前
想人陪的飞薇完成签到 ,获得积分10
21秒前
21秒前
running完成签到 ,获得积分20
24秒前
清脆安南完成签到 ,获得积分10
25秒前
27秒前
27秒前
30秒前
科研通AI2S应助xzy998采纳,获得10
32秒前
WYX完成签到,获得积分20
33秒前
33秒前
zzzzzx完成签到,获得积分10
34秒前
搜集达人应助科研通管家采纳,获得10
35秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
Mixing the elements of mass customisation 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3778778
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3324341
关于积分的说明 10217992
捐赠科研通 3039436
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1668089
邀请新用户注册赠送积分活动 798545
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758415