La identificación de la dinámica electrónica y estructural de los centros catalíticos en material de un solo átomo de Fe mediante espectroscopía Operando Mossbauer. Crédito:LI Xuning
El catalizador de un solo átomo (SAC) es un puente conceptual entre la catálisis homogénea y heterogénea. Ofrece nuevas oportunidades para capturar los intermediarios de reacción mediante la identificación de los sitios activos, e incluso monitoreando los comportamientos dinámicos tanto de la estructura geométrica como del entorno electrónico de los sitios catalíticos a escala atómica.
Tanto la exploración de modelos SAC con un microambiente definido como el desarrollo de nuevas técnicas de operando con alta resolución atómica son importantes, pero sigue siendo un desafío.
Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el Prof. Huang Yanqiang y el Prof. Zhang Tao del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China y sus colaboradores informaron sus hallazgos sobre la dinámica electrónica y estructural de los centros catalíticos en un solo átomo de Fe materiales en condiciones de reacción de reducción de oxígeno in situ (ORR).
El estudio fue publicado en Chem el 20 de noviembre.
Los investigadores sintetizaron catalizadores de un solo átomo de Fe con una densidad de sitio bien controlada y un entorno de coordinación de N definido a través de un método de intercambio de enlazador asistido por solvente (SALE). Lo utilizaron como sistema modelo para la comprensión a nivel electrónico del mecanismo ORR.
"Desarrollamos la espectroscopia Operando Mossbauer por primera vez para identificar las estructuras exactas y el estado de espín de los restos de Fe activos dispersos atómicamente durante la ORR, ", dijo el profesor Huang.
Combinando con operando Raman y mediciones de espectroscopía de absorción de rayos X (XAS), así como estudios de teoría funcional de la densidad (DFT), Los investigadores demostraron que las evoluciones estructurales y electrónicas potencialmente relevantes de las fracciones activas de un solo átomo de Fe se realizaron mediante la captura directa de * O 2 - y * OH-intermedios en condiciones de ORR.
Estos resultados proporcionaron una prueba de concepto para la integración de técnicas de operando y SAC, lo que podría dirigir el camino hacia la percepción a nivel electrónico de los centros catalíticos y el mecanismo de reacción.
