基于此,中国科学技术大学江俊教授与松山湖材料实验室李喜玉,安徽大学杨丽通过第一性原理计算,提出了一个有效的调控策略:通过引入第三维氢键相互作用,实现中间体吸附能的选择性调节,从而改善固有的线性关系。在所构建的催化体系中,存在两种不同的金属位点:一种是具有较强金属性的位点,用以锚定氢键受体羟基(*OH);一种作为氧气还原催化位点。在反应过程中,催化位点上反应中间体*OOH会与邻位锚定的*OH形成非共价氢键相互作用,而较短的中间体*OH则由于空间距离不足无法与其形成氢键,从而在增强*OOH吸附的同时又不影响*OH吸附能。相应的计算结果显示,选择性调控*OOH吸附能大大提升了反应的极限电位(最高可达1.06 V),并且形成了更趋近理想线性的ΔG*OOH = ΔG*OH + 2.84 eV的新线性关系。该研究提出的氢键调控机制表明可以利用催化材料本征结构和性能特征来进行合理设计,提高催化活性,为新型催化剂的理性设计提供新的思路和方法。
Li Yang, Yue Zhang, Yan Huang, Linjie Deng, Qiquan Luo, Xiyu Li, Jun Jiang
ChemSusChem
DOI: 10.1002/cssc.202300082