Axial O‐Bridge Bond Induced Electron High‐Spin and Destroyed d–π Conjugation of Fe Single‐Atom Sites for Enhanced CO 2 Electroreduction

材料科学 催化作用 原子轨道 电子 自旋态 人口 对称(几何) 电子结构 光化学 自旋(空气动力学) 电催化剂 化学物理 基态 氧化还原 结晶学 分子轨道 化学键 过渡金属 共价键 电化学 氧化态 原子物理学 Pi键 工作(物理) 电子转移 分子物理学 法拉第效应 轨道重叠 电子交换
作者
Wei Sun,Yixuan Gao,Boyu Huang,Zhenyu He,ShiMei Yin,Fan Li,Wen Liu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (25) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adfm.202529252
摘要

ABSTRACT Fine‐tuning the electronic structure of single‐atom sites (SAS) in catalysts is crucial yet challenging for improving electrocatalytic CO 2 reduction (CO 2 RR). Herein, we construct axial O‐bridge bond coordinated Fe single‐atoms in a nitrogen‐doped carbon‐skeleton catalyst (O─Fe─N 4 SACs) derived from ZIF‐8, achieving Fe 3d‐orbital spin regulation and destroyed d–π conjugation. Experimental and theoretical results reveal that the axial O‐bridge bond breaks the D 4h symmetry of the Fe─N 4 active center, resulting in the rearrangement of the spinning electron in the Fe 3d orbital to disrupt surface d–π conjugation of the Fe─N─C structure. Meanwhile, the Jahn‐Teller effect of the adjacent axial O‐bridge bond can effectively induce the Fe spin‐state transition from medium‐spin ( ↓↑ , ↓↑ , ↑ , ↑ , _) to high‐spin ( ↑ , ↑ , ↑ , ↑ , ↑ ). Therefore, the decreased population of paired electrons on d orbitals is pivotal for activating *COOH intermediates, thus greatly enhancing the electrocatalytic CO 2 RR reaction activity. The optimized catalyst presents a superior faraday efficiency (FE, 98.67% at ‐0.7 V) during CO 2 RR process, which is 5.6‐fold higher than that of non‐axial coordinated Fe─N 4 SACs. This work presents a new insight into electronic spin state regulation through the destroyed d–π conjugation strategy of D 4h symmetry SACs for enhancing electrocatalytic CO 2 RR performance.
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
商参完成签到,获得积分10
刚刚
hss完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
科研通AI6.4应助1234采纳,获得10
3秒前
糕糕发布了新的文献求助10
3秒前
饕餮完成签到,获得积分10
5秒前
苗条雅彤完成签到,获得积分10
5秒前
Hello应助电池小能手采纳,获得10
5秒前
李联洪完成签到,获得积分10
6秒前
傲娇凡双发布了新的文献求助10
7秒前
h1发布了新的文献求助10
8秒前
FashionBoy应助鱼头采纳,获得10
8秒前
无限迎蕾完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
10秒前
10秒前
Cold完成签到,获得积分10
10秒前
RR完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
YT发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
茜茜完成签到,获得积分10
12秒前
赘婿应助遇疯儿采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
科研通AI6.4应助科研通管家采纳,获得100
12秒前
无花果应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
12秒前
Orange应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
13秒前
13秒前
13秒前
13秒前
13秒前
13秒前
13秒前
13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
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6424288
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8242358
关于积分的说明 17522976
捐赠科研通 5478467
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2893652
邀请新用户注册赠送积分活动 1869917
关于科研通互助平台的介绍 1707747