Integrating single-cobalt-site and electric field of boron nitride in dechlorination electrocatalysts by bioinspired design

氮化硼 化学 材料科学 纳米技术 冶金 有机化学
作者
Min Yuan,Xiao Zhou,Jie‐Jie Chen,Wenxing Chen,Fangyao Zhou,Zhiyuan Wang,Jia Yang,Can Xiong,Ying Wang,Fengting Li,Han‐Qing Yu,Yuen Wu
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:12 (1): 303-303 被引量:176
标识
DOI:10.1038/s41467-020-20619-w
摘要

The construction of enzyme-inspired artificial catalysts with enzyme-like active sites and microenvironment remains a great challenge. Herein, we report a single-atomic-site Co catalyst supported by carbon doped boron nitride (BCN) with locally polarized B-N bonds (Co SAs/BCN) to simulate the reductive dehalogenases. Density functional theory analysis suggests that the BCN supports, featured with ionic characteristics, provide additional electric field effect compared with graphitic carbon or N-doped carbon (CN), which could facilitate the adsorption of polarized organochlorides. Consistent with the theoretical results, the Co SAs/BCN catalyst delivers a high activity with nearly complete dechlorination (~98%) at a potential of -0.9 V versus Ag/AgCl for chloramphenicol (CAP), showing that the rate constant (k) contributed by unit mass of metal (k/ratio) is 4 and 19 times more active than those of the Co SAs/CN and state-of-the-art Pd/C catalyst, respectively. We show that Co single atoms coupled with BCN host exhibit high stability and selectivity in CAP dechlorination and suppress the competing hydrogen evolution reaction, endowing the Co SAs/BCN as a candidate for sustainable conversion of organic chloride.
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