利用太阳光制造氢气是获得可再生清洁能源的有前途的途径。为此,具有有效光吸收和电荷转移的低成本光催化剂至关重要,因为目前性能最好的体系通常涉及贵金属,如Pd和Pt。
基于此,广东工业大学何军教授,钟礼匡博士,新加坡科技研究局(A*STAR)徐政涛教授(共同通讯作者)等人报道了一种基于廉价金属Fe和Ni的集成有机-无机光催化剂,其中金属离子与有机连接分子(2,5-二巯基-1,4-苯二甲酸,H4DMBD)形成强金属-硫键,生成二维配位层以促进光吸收和电荷传输。
本文通过DFT计算研究了HER活性,考察了具有两种活性中心(即[MO4]和[MS2O2])的四种模型:[Ni],[Fe],[Fe2Ni4],[Fe4Ni2]。在[Ni]中,[NiO4]的∆GH∗ (0.78 eV)小于[NiS2O2] (0.82 eV),表明[NiO4]上H2析出的动力学势垒低于[NiS2O4]。
在[Fe]中,[FeS2O2]的∆GH∗ (0.78 eV)比[FeO4] (1.15 eV)小得多,表明[FeS2O2]负责[Fe]的H2析出。此外,[Fe2Ni4]的∆GH∗ (0.76 eV)小于[Fe4Ni2] (0.82 eV)表明Fe中心掺杂的[FeO4]和[NiS2O2]具有最好的光催化HER性能。
本文进一步计算了Ni和Fe中心之间的电荷差,以说明Fe掺杂如何提高HER的光催化性能。[Fe2Ni4]的电子密度差图显示,Fe中心的电子密度减少,而Ni中心的电子密度增加,换言之,电子从Fe中心向Ni中心移动。Bader电荷分析表明,每个Ni中心平均接受来自Fe中心的≈0.76 e电子。以上分析表明Fe掺杂通过电子给予增强了Ni中心的光催化HER活性。
Nanoscaling and Heterojunction for Photocatalytic Hydrogen Evolution by Bimetallic Metal-Organic Frameworks. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202214450.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202214450.
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1-乙酰基-9H-吡啶并[3,4-B]吲哚-3-羧酸_1-Acetyl-9H-pyrido[3,4-b]indole-3-carboxylic acid_CAS:73818-29-8
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(E)-1-甲基-4-(苯基重氮基)-1H-吡唑_(E)-1-methyl-4-(phenyldiazenyl)-1H-pyrazole_CAS:1621915-52-3
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1-{3-[(3,5-二甲基吡唑-1-基)甲基]-4-甲氧基苯基}-2,3,4,9-四氢-1H-吡啶并[3,4-b]吲哚_1-{3-[(3,5-dimethylpyrazol-1-yl)methyl]-4-methoxyphenyl}-2,3,4,9-tetrahydro-1H-pyrido[3,4-b]indole_CAS:1594931-46-0
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羟基酪氨酸油酸酯_hydroxytyrosyl oleate_CAS:611237-25-3
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(R)-N-(2,3-环氧丙基)吲哚_(R) N – (2,3-epoxypropyl) indolee_CAS:1919872-97-1
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[氯化铂(2,6-双(2-吡啶基)-4[1H]-吡啶酮)氯化物]_[Pt(2,6-bis(2-pyridyl)-4[1H]-pyridone)Cl]Cl_CAS:3036295-88-9
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(1′,3′,3′-三甲基螺[苯并[f][1,4]苯并噁嗪-3,2′-吲哚]-9-基) 4-丁氧基苯甲酸酯_(1′,3′,3′-trimethylspiro[benzo[f][1,4]benzoxazine-3,2′-indole]-9-yl) 4-butoxybenzoate_CAS:400020-54-4
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(3S)-2,2′-双(2,2′-联噻吩-5-基)-3,3′-联环烷_(3S)-2,2′-bis(2,2′-bithiophene-5-yl)-3,3′-bithianaphthene_CAS:1594931-46-0
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(3R)-2,2′-双(2,2′-联噻吩-5-基)-3,3′-联环烷_(3R)-2,2′-bis(2,2′-bithiophene-5-yl)-3,3′-bithianaphthene_CAS:1594931-42-6
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荜茇酰胺CAS: 20069-09-4
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Anzurogenin D CAS: 56816-69-4
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精胺二水合物CAS: 403982-64-9
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