par KeAi Communications Co.
Le défi de la régulation des structures électroniques des atomes métalliques uniques (M-SA) avec des nanoparticules métalliques (M-NP) réside dans la synthèse d’une architecture définie. Une telle structure présente de fortes interactions électroniques métal-support et maintient des canaux de transport d’électrons pour faciliter la photoréduction du dioxyde de carbone (CO2PR).
Dans une étude publié dans Matériaux en poudre avancésun groupe de chercheurs de l’Université normale du Zhejiang, de l’Université A&F du Zhejiang et de l’Université de technologie de Dalian, a révélé l’ingénierie de la densité électronique des atomes uniques de Pd avec des nanoparticules de Pd jumelées assistées par une forte interaction électronique du métal atomique avec le support et a dévoilé le principe sous-jacent. mécanisme de CO2PR accéléré.
« En tant que l’un des semi-conducteurs CO2PR les plus prometteurs, le nitrure de carbone graphitique polymère (g-C3N4) présenté avec des structures lamellaires sp2 π-conjuguées peut offrir des atomes d’azote électronégatifs pour ancrer les M-SA, formant des fragments actifs métal-azote (M – Nx), » a expliqué Lei Li, auteur principal de l’étude. « Cependant, les configurations M-Nx stables interdisent la possibilité de régler les structures électroniques des sites M-SA. »
En particulier, l’étendue des états d des métaux de transition par rapport au niveau de Fermi dicte les forces de liaison métal-adsorbat, qui ne doivent être ni trop faibles ni trop fortes pour une activité catalytique optimale. Ainsi, une adaptation précise des structures électroniques pour les centres métalliques est essentielle pour une CO2PR efficace et sélective.
« Le chargement de M-NP sur les hôtes peut être appliqué à la modification des sites métalliques uniques sans sacrifier les propriétés vierges. De plus, compte tenu de la densité électronique élevée des M-NP, il est hautement probable qu’un réarrangement de la densité de charge se produise entre les M-SA et M. -NP connectés via des ponts de ligands », a ajouté Yong Hu, co-auteur principal et co-correspondant. « Cependant, les interactions électroniques des M-SA avec les M-NP coordonnées de manière synchrone sur g-C3N4 sont rarement exploitées dans les applications photocatalytiques. »
Les chercheurs ont également découvert que les sites N électronégatifs du g-C3N4 reliaient les Pd-SA et les Pd-TP, formant des liaisons Pd-N pour créer de fortes interactions électroniques métal-support et permettant le transport directionnel des électrons des Pd-TP vers les sites Pd-SA pour CO2PR efficace.
Des études expérimentales et théoriques ont confirmé les multiples rôles des Pd-TP. Les Pd-TP ont servi de donneurs d’électrons pour enrichir la densité électronique des centres catalytiques de sites Pd uniques via des ligands N dans les réseaux g-C3N4, réduisant ainsi le centre de la bande D pour accélérer la désorption du carbonyle pour la production de CO.
Les résultats de l’équipe offrent une approche réalisable pour manœuvrer les structures électroniques de sites métalliques voisins en intégrant des nanoparticules métalliques pour la photocatalyse.
Plus d’information:
Lei Li et al, Sites de Pd uniques enrichis en électrons sur des nanofeuilles de g-C3N4 obtenus par ancrage in situ de nanoparticules de Pd jumelées pour une photoréduction efficace du CO2, Matériaux en poudre avancés (2024). DOI : 10.1016/j.apmate.2024.100170
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