Boosting Nitrogen Reduction to Ammonia on FeN 4 Sites by Atomic Spin Regulation

原子轨道 自旋态 自旋(空气动力学) 法拉第效率 过渡金属 化学 催化作用 无机化学 原子物理学 电子 物理 电化学 物理化学 量子力学 热力学 生物化学 电极 有机化学
作者
Yajin Wang,Wenzheng Cheng,Pengfei Yuan,Gege Yang,Shichun Mu,Jialin Liang,Huicong Xia,Kai Guo,Mengli Liu,Shuyan Zhao,Gan Qu,Bang‐An Lu,Yongfeng Hu,Jin‐Song Hu,Jianan Zhang
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:8 (20) 被引量:84
标识
DOI:10.1002/advs.202102915
摘要

Understanding the relationship between the electronic state of active sites and N2 reduction reaction (NRR) performance is essential to explore efficient electrocatalysts. Herein, atomically dispersed Fe and Mo sites are designed and achieved in the form of well-defined FeN4 and MoN4 coordination in polyphthalocyanine (PPc) organic framework to investigate the influence of the spin state of FeN4 on NRR behavior. The neighboring MoN4 can regulate the spin state of Fe center in FeN4 from high-spin (dxy2 dyz1 dxz1dz21dx2-y21 ) to medium-spin (dxy2 dyz2 dxz1dz21 ), where the empty d orbitals and separate d electron favor the overlap of Fe 3d with the N 2p orbitals, more effectively activating N≡N triple bond. Theoretical modeling suggests that the NRR preferably takes place on FeN4 instead of MoN4 , and the transition of Fe spin state significantly lowers the energy barrier of the potential determining step, which is conducive to the first hydrogenation of N2 . As a result, FeMoPPc with medium-spin FeN4 exhibits 2.0 and 9.0 times higher Faradaic efficiency and 2.0 and 17.2 times higher NH3 yields for NRR than FePPc with high-spin FeN4 and MoPPc with MoN4 , respectively. These new insights may open up opportunities for exploiting efficient NRR electrocatalysts by atomically regulating the spin state of metal centers.
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
南方星完成签到 ,获得积分10
刚刚
1秒前
jyjy发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
李健的小迷弟应助CL采纳,获得10
1秒前
Tom47发布了新的文献求助30
2秒前
3秒前
lingudu发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
搜集达人应助Lee采纳,获得10
4秒前
奚斌完成签到,获得积分10
5秒前
httu发布了新的文献求助10
6秒前
qi0625完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
zdnn发布了新的文献求助10
8秒前
我是老大应助落叶解三秋采纳,获得30
10秒前
Wanfeng完成签到,获得积分10
10秒前
晴天完成签到,获得积分10
10秒前
上官若男应助彩色白桃采纳,获得10
13秒前
顾矜应助zdnn采纳,获得10
13秒前
14秒前
14秒前
cc涓发布了新的文献求助20
15秒前
所所应助yiling采纳,获得10
15秒前
JamesPei应助xiaoyang采纳,获得10
16秒前
16秒前
斯文败类应助酷酷衣采纳,获得10
17秒前
17秒前
难过冷亦发布了新的文献求助10
17秒前
sober发布了新的文献求助10
18秒前
任性柜子完成签到 ,获得积分10
19秒前
19秒前
迷路诗蕊发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
may完成签到,获得积分10
21秒前
从容以山发布了新的文献求助10
22秒前
天道轮回发布了新的文献求助10
22秒前
23秒前
李nb发布了新的文献求助10
23秒前
呱牛发布了新的文献求助10
24秒前
高分求助中
(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
晶种分解过程与铝酸钠溶液混合强度关系的探讨 8888
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
The Sage Handbook of Digital Labour 600
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 600
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6417049
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8236150
关于积分的说明 17494751
捐赠科研通 5469863
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2889699
邀请新用户注册赠送积分活动 1866682
关于科研通互助平台的介绍 1703860