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JACS：单原子催化剂上CO2还原制甲烷和乙烯的量子力学研究

时间：2023-09-28 来源：浏览：

JACS：单原子催化剂上CO2还原制甲烷和乙烯的量子力学研究

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近年来，二维金属有机框架（ 2D MOF ）因其易于合成、催化活性和半导体特性而引起了人们的极大兴趣。这些材料的吸引力在于它们是分层的并且易于剥离以获得具有令人感兴趣的光电特性的单层（或几层）材料。此外，它们在二氧化碳还原方面具有巨大的潜力，以获得具有多个碳原子的太阳能燃料，例如除了甲烷和甲醇之外的乙烯和乙醇。

近日， 华沙大学 Silvio Osella 探讨了基于酞菁核心的特定类别的 2D MOF 如何为乙烯和乙醇的生产提供反应中心。

本文要点

要点1. 研究人员使用新的大正则势动力学 (GCP-K) 或大正则量子力学 (GC-QM) 计算方法来检查反应机制，该方法在恒定施加电势下获得反应速率，以便直接与实验结果进行比较（而不是在恒定电子下）如标准质量管理）。

要点2. 研究人员解释了甲烷和乙烯形成的反应机制。在这里，关键的反应步骤是将 CO 直接偶联到 CHO 中，而不需要在铜金属表面观察到常见的决定速率的 CO-CO 二聚步骤。事实上， 2D MOF 的行为就像单原子催化剂。

Silvio Osella, et al, CO2 Reduction to Methane and Ethylene on a Single-Atom Catalyst: A Grand Canonical Quantum Mechanics Study, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c05650

https://doi.org/10.1021/jacs.3c05650

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