El desafío de regular las estructuras electrónicas de átomos individuales metálicos (M-SA) con nanopartículas metálicas (M-NP) radica en la síntesis de una arquitectura definida. Dicha estructura tiene fuertes interacciones electrónicas entre el metal y el soporte y mantiene canales de transporte de electrones para facilitar la fotorreducción del dióxido de carbono (CO2 PR).
En un estudio publicado en Advanced Powder Materials , un grupo de investigadores de la Universidad Normal de Zhejiang, la Universidad A&F de Zhejiang y la Universidad Tecnológica de Dalian, revelaron la ingeniería de la densidad electrónica de átomos individuales de Pd con nanopartículas de Pd hermanadas asistidas por una fuerte interacción electrónica del metal atómico con el soporte y reveló el subyacente. mecanismo para acelerar el CO2 PR.
"Como uno de los CO2 más prometedores Semiconductores PR, nitruro de carbono grafítico polimérico (g-C3 N4 ) destacado con sp 2 Las estructuras laminares conjugadas π pueden ofrecer átomos de nitrógeno electronegativos para anclar M-SA, formando restos activos de metal-nitrógeno (M–Nx ),", explicó Lei Li, autor principal del estudio. "Sin embargo, M–Nx estable Las configuraciones prohíben la sintonización de las estructuras electrónicas de los sitios M-SA."
En particular, la extensión de los estados d de los metales de transición en relación con el nivel de Fermi dicta las fuerzas de unión metal-adsorbato, que no deben ser ni demasiado débiles ni demasiado fuertes para una actividad catalítica óptima. Por lo tanto, la adaptación precisa de las estructuras electrónicas para los centros metálicos es esencial para una CO2 eficiente y selectiva. PR.
"La carga de M-NP en los hosts se puede aplicar para modificar los sitios únicos de metal sin sacrificar propiedades prístinas. Además, considerando la alta densidad de electrones de las M-NP, es muy probable que se produzca un reordenamiento de la densidad de carga entre las M-SA y las M. -NP conectadas a través de puentes de ligando", añadió Yong Hu, colíder y coautor correspondiente. "Sin embargo, las interacciones electrónicas de M-SA con M-NP se coordinaron sincrónicamente en g-C3 N4 rara vez se explotan en aplicaciones fotocatalíticas."
Los investigadores también encontraron que los sitios N electronegativos en g-C3 N4 puentearon Pd-SA y Pd-TP, formando enlaces Pd-N para crear fuertes interacciones electrónicas metal-soporte y permitiendo el transporte direccional de electrones desde Pd-TP a sitios Pd-SA para CO2 efectivo. PR.
Tanto los estudios experimentales como los teóricos confirmaron las múltiples funciones de los Pd-TP. Los Pd-TP sirvieron como donadores de electrones para enriquecer la densidad electrónica en los centros catalíticos de sitios de Pd únicos a través de ligandos N en g-C3 N4 redes, lo que reduce el desplazamiento del centro de la banda D para acelerar la desorción de carbonilo para la producción de CO.
Los hallazgos del equipo ofrecen un enfoque factible para maniobrar estructuras electrónicas de sitios únicos metálicos vecinos mediante la integración de nanopartículas metálicas para fotocatálisis.
Más información: Lei Li et al, Sitios de Pd únicos enriquecidos con electrones en nanoláminas de g-C3N4 logrados mediante el anclaje in situ de nanopartículas de Pd hermanadas para una fotorreducción eficiente de CO2, Materiales en polvo avanzados (2024). DOI:10.1016/j.apmate.2024.100170
Proporcionado por KeAi Communications Co.
