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北大徐冰君教授团队，三天发两篇顶刊！

来源：时间：2023-10-30 09:16:04 浏览：1505次

1.Angew. Chem. Int. Ed：CO₂RR中Cu基催化剂的描述符

第一作者：Wenqiang Gao、Yifei Xu

通讯作者：徐冰君教授

通讯单位：北京大学

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202313798

研究背景

在电化学CO₂还原反应（CO₂RR）中，选择性控制是催化剂开发的核心，其不仅需要将电子从电解液还原水中转移出来，而且需要将电子引导到所需产物的特定亚基上，例如C₂₊产物。计算研究表明，CO结合能是CO₂RR催化剂的关键描述符，强CO结合表面容易CO中毒，弱CO结合表面不能保留CO₂还原产生的CO进一步转化。然而，由于缺乏确定CO结合能的合适方法，描述符的可靠性尚未得到实验验证。基于此，北京大学徐冰君教授团队报道了未掺杂和掺杂氧化物衍生Cu（OD-Cu）样品的标准CO吸附焓（∆H°_CO），并首次构建了与C₂₊产物的法拉第效率（FE）的相关性。

文章要点

1、通过原位SEIRAS法测定，不同水热处理时间（OD-Cu-1h、OD-Cu-6h和OD-Cu-12h）下OD-Cu的∆H°_CO通过掺杂第二金属元素（Zn或Pd）而变化。在给定的OD-Cu基底（OD-Cu-1h、OD-Cu-6h和OD-Cu-12h）上，未掺杂和掺杂样品对C₂₊产物的选择性随∆H°_CO的变化呈明显的火山状变化趋势。在相似的∆H°_CO值（1-3 kJ/mol）附近，C₂₊的选择性最佳，CO的FE最低。

2、考虑所有被研究的样品时，C₂₊产品的法拉第效率（FEs）对∆H°_CO的依赖关系不太清楚，在相似的∆H°_CO值下，C₂₊产品的FEs分布显著。以¹³CO/¹²CO₂混合物为原料共电解的同位素标记研究表明，有利于CO₂转化为CO的位点与进一步将CO转化为C₂₊产物的位点之间的比例可以作为补充描述符，从而合理地解释OD-Cu样品上观察到的反应性趋势。

图文展示

图1.电催化剂表征

图2.原位SEIRA光谱表征

图3.产物分布对标准CO吸附焓的依赖性

图4.不同催化剂的法拉第效率

图5.位点分布对OD Cu催化CO₂RR的影响

2、Nat. Commun.：硼基催化剂催化ODHP的动力学行为！

第一作者：Hao Tian

通讯作者：徐冰君教授

通讯单位：北京大学

DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-42403-2

研究背景

丙烯（C₃H₆）是化学工业生产散装化学品（如聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷和丙烯酸）的基本组成部分。非氧化丙烷（C₃H₈）脱氢（PDH）已实现商业化，以满足日益增长的C₃H₆需求，但PDH的效率受到不利的热力学和焦化引起的催化剂快速失活的限制。在丙烷氧化脱氢反应（oxidative dehydrogenation of propane, ODHP）中，硼（B）基催化剂表现出较高的烯烃选择性，但是其机理尚不清楚。基于此，北京大学徐冰君教授团队报道了一种通过蒸汽羟基化骨架硼，不仅提高了B-MFI和B-BEA的ODHP速率，而且影响了反应的动力学。

文章要点

1、研究发现，骨架中含有大多数硼的新制B-MFI对p_C3H8和E_app的一级依赖性在100~120 kJ·mol^-1之间。蒸汽处理使B-MFI中的B-O-Si键逐渐水解，由[B(OSi≡)3]变为羟基取代[B(OSi≡)_3-x(OH··O(H)Si≡)_x]（x=1, 2，“···”代表氢键），并使B-MFI上ODHP活性提高了9倍。

2、密度泛函理论（DFT）计算结果表明，分离的硼位点的羟基化可以稳定来自O₂的潜在气相自由基，进一步促进气相自由基机制，对B-BEA也进行了类似的观察。在不同预处理条件和不同p_C3H8范围内，骨架硼的羟基化程度是理解含硼沸石动力学行为的关键。

图文展示