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Weak Bimetal Coupling-Assisted MN4 Catalyst for Enhanced Carbon Dioxide Reduction Reaction

化学 双金属 催化作用 密度泛函理论 配体(生物化学) 吸附 氧化还原 偶联反应 无机化学 组合化学 结晶学 计算化学 物理化学 有机化学 生物化学 受体
作者
Hong-Xue Cai,Juan Wang,Yuan‐Ru Guo,Qing‐Jiang Pan
出处
期刊:Inorganic Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:63 (15): 6734-6742 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.inorgchem.4c00058
摘要

The design of multimetal catalysts holds immense significance for efficient CO2 capture and its conversion into economically valuable chemicals. Herein, heterobimetallic catalysts (MiMo)L were exploited for the CO2 reduction reactions (CO2RR) using relativistic density functional theory (DFT). The octadentate Pacman-like polypyrrolic ligand (H4L) accommodates two metal ions (Mo, W, Nd, and U) inside (Mi) and outside (Mo) its month, rendering a weak bimetal coupling-assisted MN4 catalytically active site. Adsorption reactions have access to energetically stable coordination modes of –OCO, –OOC, and –(OCO)2, where the donor atom(s) are marked in bold. Among all of the species, (UiMoo)L releases the most energy. Along CO2RR, it favors to produce CO. The high-efficiency CO2 reduction is attributed to the size matching of U with the ligand mouth and the effective manipulation of the electron density of both ligand and bimetals. The mechanism in which heterobimetals synergetically capture and reduce CO2 has been postulated. This establishes a reference in elaborating on the complicated heterogeneous catalysis.
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