L'identificazione della dinamica elettronica e strutturale di centri catalitici in materiale a singolo atomo di Fe mediante spettroscopia Operando Mossbauer. Credito:LI Xuning
Il catalizzatore a singolo atomo (SAC) è un ponte concettuale tra catalisi omo ed eterogenea. Offre nuove opportunità per catturare gli intermedi di reazione identificando i siti attivi, e persino monitorare i comportamenti dinamici sia della struttura geometrica che dell'ambiente elettronico dei siti catalitici su scala atomica.
Sono significativi sia l'esplorazione di SAC modello con un microambiente definito che lo sviluppo di nuove tecniche di operando ad alta risoluzione atomica, eppure ancora impegnativo.
Recentemente, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Huang Yanqiang e dal Prof. Zhang Tao del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia Cinese delle Scienze e i loro collaboratori hanno riportato le loro scoperte sulla dinamica elettronica e strutturale dei centri catalitici in un singolo atomo di Fe materiali in condizioni di reazione di riduzione dell'ossigeno in situ (ORR).
Lo studio è stato pubblicato su chimica il 20 novembre.
I ricercatori hanno sintetizzato catalizzatori a singolo atomo di Fe con una densità del sito ben controllata e un ambiente di coordinamento N definito tramite un metodo di scambio di linker assistito da solventi (SALE). Lo hanno usato come sistema modello per la comprensione a livello elettronico del meccanismo ORR.
"Abbiamo sviluppato per la prima volta la spettroscopia Operando Mossbauer per identificare le strutture esatte e lo stato di spin delle frazioni di Fe disperse atomicamente attive durante l'ORR, " ha detto il prof. Huang.
Combinando con le misurazioni operando Raman e la spettroscopia di assorbimento dei raggi X (XAS), così come studi sulla teoria del funzionale della densità (DFT), i ricercatori hanno dimostrato che le evoluzioni strutturali ed elettroniche rilevanti per il potenziale delle parti attive del singolo atomo di Fe avvenivano catturando direttamente il *O 2 - e *OH-intermedi in condizioni ORR.
Questi risultati hanno fornito una prova di concetto per l'integrazione di tecniche operando e SAC, che potrebbe indirizzare la strada verso l'intuizione a livello elettronico dei centri catalitici e del meccanismo di reazione.
