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烷硫醇电催化新突破！Sargent院士最新Nature子刊

来源：时间：2024-04-30 16:34:50 浏览：1042次

第一作者：Erfan Shirzadi、Qiu Jin

通讯作者：Samira Siahrostami、Edward H. Sargent院士

通讯单位：西蒙弗雷泽大学、多伦多大学

DOI: 10.1038/s41467-024-47319-z.

研究背景

CO还原反应（CORR）避免了CO₂RR导致的碳酸盐交叉问题，降低了碱性条件下CO₂的损失，但需要提高反应速率和选择性以优化能源效率和降低产品分离成本。合金化和聚合物配位作为增强乙酸盐选择性的策略，虽然可以调节活性位点特征，但仍需依赖其他手段如离聚物来控制反应环境。离子液体能稳定反应中间体以增强CORR，但主要在非水电解质领域取得成功，限制了其应用范围。使用表面配体已被证明是调整金基、银基催化剂选择性的有效策略，对Cu基催化剂也具有潜在应用潜力。基于此，多伦多大学Edward H. Sargent院士团队展示了一种配体修饰策略，其中锚定原子以电子方式稳定乙酸酯特异性中间体，而配体尾部可以定制以修改局部反应环境。

文章要点

1、硫孤对在烷硫醇电催化中的新作用：烷硫醇中的硫孤对直接参与了CORR中间体的转化，显著降低了起始电位约100 mV。这种横向相互作用在分子催化中并不常见，特别是在单个金属位点几何形状限制下。硫孤对的影响特别显著于具有空π*的中间体，对于获得乙酸盐至关重要。该发现揭示了硫孤对在烷硫醇电催化中的新功能，为开发高效电催化剂提供了新的方向。

2、烷硫醇链长度对电催化性能的优化：烷硫醇的烷基链长度对电催化性能有显著影响。通过物理吸附硫醇的去除，为反应物提供了足够的反应空间。适当的烷基链长度（如C₁₈和C₁₂）有助于形成三相边界，影响电催化剂的堆积和性能。此外，烷硫醇的使用还带来了其他好处，如低过电势、高乙酸酯FE、低HER以及增强的操作稳定性。这一发现为优化烷硫醇电催化剂的性能提供了重要依据。

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