【原】张礼知/么艳彩Angew.：Co单原子反向氢溢出电化学水离解和脱氯！

研究内容

            

有效的水离解为原子氢(H*)并抑制H*的复合对于提高H*在电化学脱氯中的利用率至关重要，但目前由于缺乏可行的电极而受到限制。

            

上海交通大学张礼知和么艳彩开发了一种具有Co单原子的单片单原子电极，该电极锚定在泡沫钛(Co₁-TiO_x/Ti)的固有氧化物层上，利用单原子反向氢溢出效应，可以有效地将水离解为H*，同时抑制H*的复合。使用氯霉素作为概念验证，Co₁-TiO_x/Ti单片电极表现出前所未有的性能，在-1.0 V下几乎100%脱氯，远远优于传统的间接还原驱动的商用Pd/C(52%)和直接还原驱动的Co₁-N-C(44%)。此外，其1.64 h^-1的脱氯速率常数分别是Pd/C(0.38 h^-1)和Co₁-N-C(0.19 h^-1)的4.3倍和8.6倍。相关工作以“Co Single-atom Reverse Hydrogen Spillover for Efficient Electrochemical Water Dissociation and Dechlorination”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。

   

            

研究要点

            

要点1. 作者开发了一种具有Co单原子的单片单原子电极，该电极锚定在泡沫钛(Co₁-TiO_x/Ti)的固有氧化物层上，利用单原子反向氢溢出效应，可以有效地将水离解为H*，同时抑制H*的复合。

            

要点2. 鉴于氧化钛具有优异的水离解和氢转移能力，作者首先将Co单原子固定在泡沫钛(TiO_x/Ti)电极固有的氧化钛层上，然后，实验和理论计算表明，泡沫钛的氧化层上可以快速生成H*，然后溢出到相邻的Co单原子中进行还原脱氯。

            

要点3. Co₁-TiO_x/Ti单片电极表现出前所未有的性能，在-1.0 V下几乎100%脱氯，远远优于传统的间接还原驱动的商用Pd/C(52%)和直接还原驱动的Co₁-N-C(44%)。此外，其1.64 h^-1的脱氯速率常数分别是Pd/C(0.38 h^-1)和Co₁-N-C(0.19 h^-1)的4.3倍和8.6倍。

            

该研究为合理设计与氢溢出相关的电催化剂提供了线索，以同时提高H*的产生、转移和环境和能源应用的利用率。

            

研究图文

                

图1. 合成与表征。    

图2. 水离解和氢溢出的研究。    

图3. CAP脱氯性能。

            

文献详情

            

Co Single-atom Reverse Hydrogen Spillover for Efficient Electrochemical Water Dissociation and Dechlorination

Qian Zheng, Hengyue Xu, Yancai Yao,* Jie Dai, Jiaxian Wang, Wei Hou, Long Zhao, Xingyue Zou, Guangming Zhan, Ruizhao Wang, Kaiyuan Wang, Lizhi Zhang*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: https:///10.1002/anie.202401386