Local Magnetic Effect-Induced Electron Configuration Regulation: Spin Flipping of Iron Centers for Molecular Catalysis

反键分子轨道 催化作用 电子 分子 化学物理 化学 自旋态 氧气 光化学 材料科学 纳米技术 物理 无机化学 原子轨道 有机化学 量子力学
作者
Yue Yu,Jinlei Shi,Minhan Li,Leran Li,Jin‐Song Hu,Shunfang Li,Jianan Zhang
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:14 (9): 7191-7200 被引量:22
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c00285
摘要

Efficient oxygen reduction reactions (ORRs) rely on the appropriate chemical adsorption of triplet oxygen (O2) on the surface of the catalyst and rapid conversion to doublet intermediate species, accelerating the ORR process. However, overcoming the energy barrier of this spin-forbidden transition via spin coupling with a catalyst remains a major challenge. Herein, iron phthalocyanine (FePc) was attached to the intrinsic atomic step sites on semiconductor TiO2 nanotubes (FePc@TiO2). The inherent magnetic field of these TiO2 atomic step sites induced a spin flip within the Fe 3d near the Fermi level, resulting in enhanced Fe–O covalent bonding as a result of the spin-antiparallel alignment of the electrons in the Fe 3d and the electrons in the π antibonding orbital of the key oxygen intermediate. This process effectively accelerated the protonation step from *OO to *OOH and activated adsorbed O2 to promote efficient ORR. Compared with the half-wave potential of the original FePc molecule, the half-wave potential of FePc@TiO2 greatly increased by 67 mV, up to 0.921 V in 0.1 M KOH. We confirm that the magnetic flipping of single-molecule magnet catalysts is an effective approach for reducing the spin activation barrier of O2, providing a strategy for the rational design of spin-based catalysts in oxygen-involved reactions for energy conversion devices.
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
刚刚
Mei完成签到,获得积分10
刚刚
大模型应助二宝采纳,获得80
1秒前
小马甲应助精明的文涛采纳,获得10
1秒前
2秒前
华仔应助贪玩凝雁采纳,获得10
2秒前
搜集达人应助皮汤汤采纳,获得10
2秒前
sunquan0501完成签到,获得积分10
2秒前
E_D_完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
ZLH完成签到 ,获得积分10
3秒前
淡淡乐安发布了新的文献求助10
3秒前
jessia完成签到,获得积分10
3秒前
xiyuan完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
SciGPT应助bb采纳,获得10
4秒前
4秒前
合适荆发布了新的文献求助10
5秒前
打打应助张子文采纳,获得10
5秒前
cdercder应助yan123采纳,获得10
6秒前
7秒前
Doc.Wang发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
太阳女神发布了新的文献求助10
9秒前
ttzi完成签到 ,获得积分10
9秒前
www发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
乐空思应助淡然觅海采纳,获得50
9秒前
9秒前
完美世界应助千里毅采纳,获得30
10秒前
10秒前
高晨完成签到,获得积分20
10秒前
我是老大应助妮娜a采纳,获得10
10秒前
Yao完成签到,获得积分10
10秒前
Siri应助芝麻球ii采纳,获得20
10秒前
苹果不弱完成签到,获得积分10
10秒前
ark861023发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
合适荆发布了新的文献求助10
11秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(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
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 5000
Advanced Weaponeering Fourth Edition, Volume 2 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Data book on fatigue strength of metallic materials 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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7560676
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9141613
关于积分的说明 19542501
捐赠科研通 7148980
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3261754
关于科研通互助平台的介绍 2428213
邀请新用户注册赠送积分活动 2251184