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支撑载体诱导应变工程可用于调节二维(2D)材料的特性。由于平面分子的亚2 nm横向尺寸，平面分子上的控制应变在技术上具有挑战性。此外，应变对分子性质的影响目前仍然知之甚少。碳纳米管(CNTs)是用于多相催化的特殊载体材料。它们的大比表面积很容易分散纳米颗粒，避免团聚，并且它们的高电子电导率使它们在电化学应用中很有前景。香港城市大学叶汝全和加州理工学院William A. Goddard III展示了碳纳米管(CNTs)是通过分子弯曲诱导最佳性能的理想支撑载体。单壁碳纳米管上单分散酞菁钴(CoPc/SWCNTs)用于二氧化碳(CO2)还原的串流电解槽中，可实现>90 mAcm-2的甲醇分电流密度和>60%选择性，超过16.6%的宽多壁CNTs。相关工作以“Strain enhances the
activity of molecular electrocatalysts via carbon nanotube supports”为题发表在国际著名期刊Nature Catalysis上。要点1.作者控制CNTs的直径范围在2 nm至>50 nm，使CNTs成为在亚2 nm平面分子中诱导应变的理想载体。进一步使用X射线光谱研究和其他光谱，评估了分子CoPc在各种CNTs上单分散前后的结构。要点2.结果显示，单壁碳纳米管上单分散酞菁钴(CoPc/SWCNTs)用于二氧化碳(CO2)还原的串流电解槽中，可实现>90 mAcm-2的甲醇分电流密度和>60%选择性，超过16.6%的宽多壁CNTs。此外，与CoPc/MWCNTs相比，扭曲的CoPc/SWCNTs表现出385%的FEMeOH改善。要点3.振动和X射线光谱揭示强分子-载体相互作用诱导的不同局部几何结构和电子结构。密度泛函理论(DFT)计算证实，弯曲率增加的CoPc/SWCNTs增强了*CO的结合，使得能够进一步还原为甲醇，而宽的多壁CNTs有利于CO的解吸，从而形成CO的主要产物。作者进一步将这些发现扩展到SWCNTs的氧还原反应(ORR)和CO2RR研究，它们也表现出菌株依赖性催化活性。该结果显示了SWCNTs在催化剂分散和电子传导之外的重要作用。Strain enhances the activity of
molecular electrocatalysts via carbon nanotube supportsJianjun
Su, Charles B. Musgrave III, Yun Song, Libei Huang, Yong Liu, Geng Li, Yinger
Xin, Pei Xiong, Molly Meng-Jung Li, Haoran Wu, Minghui Zhu, Hao Ming Chen,
Jianyu Zhang, Hanchen Shen, Ben Zhong Tang, Marc Robert, William A. Goddard III,*
Ruquan Ye*DOI: https:///10.1038/s41929-023-01005-3
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