由于配体效应在确定反应活性和选择性方面具有潜在的关键作用,因此它们在催化反应中引起了极大的关注。
有鉴于此,美国卡耐基梅隆大学金荣超教授和匹兹堡大学Giannis Mpourmpakis等人,报道了在CO2电化学还原反应中,三个独特的Au25纳米簇(包含相同的核,但保护性配体不同的)的配体作用(–XR,其中X = S或Se)。
本文要点
1)观察到碳尾的变化对催化选择性和活性没有明显影响,但是锚定原子(X = S或Se)强烈影响电催化选择性。具体来说,S位点作为活性位点,并维持了CO选择性,而Se位点表现出更高的析氢反应倾向。
2)密度泛函理论(DFT)计算表明,与*COOH形成相关的能量损失在S位点比在Se位点低0.26 eV。另外,产物(*CO)的形成能在硫基Au纳米簇上低0.43 eV。
3)这些能量差异归因于金纳米团簇的硫位点上更高的电子密度,从而导致反应中间体的键合特性发生了改变,从而降低了*COOH和*CO形成的能量损失。
总之,该工作证明了金属-配体界面上的S/Se原子在决定金纳米团簇的整体电催化性能方面起着重要的作用。
参考文献:
Site Li et al. The role of ligands in atomically precise nanocluster-catalyzed CO2 electrochemical reduction. Nanoscale, 2021.
DOI: 10.1039/D0NR07832H
https://doi.org/10.1039/D0NR07832H