O desafio de regular as estruturas eletrônicas de átomos únicos metálicos (M-SAs) com nanopartículas metálicas (M-NPs) reside na síntese de uma arquitetura definida. Tal estrutura tem fortes interações eletrônicas de metal-suporte e mantém canais de transporte de elétrons para facilitar a fotorredução do dióxido de carbono (CO₂ relações públicas).



Em um estudo publicado em Advanced Powder Materials , um grupo de pesquisadores da Universidade Normal de Zhejiang, da Universidade A&F de Zhejiang e da Universidade de Tecnologia de Dalian, revelou a engenharia da densidade eletrônica de átomos únicos de Pd com nanopartículas de Pd geminadas auxiliadas por forte interação eletrônica do metal atômico com o suporte e revelou o subjacente mecanismo para CO₂ acelerado RP.

"Como um dos mais promissores CO₂ Semicondutores PR, nitreto de carbono grafítico polimérico (g-C₃ N₄ ) apresentado com sp ² Estruturas lamelares conjugadas com π podem oferecer átomos de nitrogênio eletronegativos para ancorar M-SAs, formando porções ativas de metal-nitrogênio (M – N_x )", explicou Lei Li, principal autor do estudo. "No entanto, M –N_x estável configurações proíbem o ajuste de estruturas eletrônicas de sites M-SA."

Em particular, a extensão dos estados d dos metais de transição em relação ao nível de Fermi determina as forças de ligação metal-adsorbato, que não devem ser nem muito fracas nem muito fortes para a atividade catalítica ideal. Assim, a adaptação precisa de estruturas eletrônicas para centros metálicos é essencial para uma produção eficiente e seletiva de CO₂ RP.

"O carregamento de M-NPs nos hospedeiros pode ser aplicado na modificação de sítios únicos de metal sem sacrificar as propriedades originais. Além disso, considerando a alta densidade eletrônica dos M-NPs, é altamente provável que o rearranjo da densidade de carga ocorra entre M-SAs e M -NPs conectados através de pontes de ligantes", acrescentou Yong Hu, co-líder e co-autor correspondente. "No entanto, as interações eletrônicas de M-SAs com M-NPs coordenadas de forma síncrona em g-C₃ N₄ são raramente explorados em aplicações fotocatalíticas."

Os pesquisadores também descobriram que os sítios N eletronegativos em g-C₃ N₄ uniram Pd-SAs e Pd-TPs, formando ligações Pd-N para criar fortes interações eletrônicas de suporte de metal e permitindo o transporte direcional de elétrons de Pd-TPs para locais de Pd-SA para CO₂ eficaz RP.

Estudos experimentais e teóricos confirmaram os múltiplos papéis dos Pd-TPs. Os Pd-TPs serviram como doadores de elétrons para enriquecer a densidade eletrônica em centros catalíticos de sítios de Pd únicos através de ligantes N em g-C₃ N₄ redes, reduzindo assim o centro da banda d para acelerar a dessorção de carbonila para a produção de CO.

As descobertas da equipe oferecem uma abordagem viável para manobrar estruturas eletrônicas de sítios metálicos vizinhos, integrando nanopartículas metálicas para fotocatálise.

Mais informações: Lei Li et al, Locais de Pd único enriquecidos com elétrons em nanofolhas de g-C3N4 obtidos pela ancoragem in-situ de nanopartículas de Pd geminadas para fotorredução eficiente de CO2, Materiais em pó avançados (2024). DOI:10.1016/j.apmate.2024.100170
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