L'identification de la dynamique électronique et structurale des centres catalytiques dans un matériau à un seul atome de Fe par spectroscopie Operando Mossbauer. Crédit :LI Xuning
Le catalyseur à un seul atome (SAC) est un pont conceptuel entre la catalyse homo- et hétérogène. Il offre de nouvelles opportunités pour capturer les intermédiaires de réaction en identifiant les sites actifs, et même surveiller les comportements dynamiques de la structure géométrique et de l'environnement électronique des sites catalytiques à l'échelle atomique.
L'exploration de SAC modèles avec un microenvironnement défini et le développement de nouvelles techniques d'opérande à haute résolution atomique sont importants, mais toujours difficile.
Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Huang Yanqiang et le professeur Zhang Tao de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences et leurs collaborateurs ont présenté leurs découvertes sur la dynamique électronique et structurelle des centres catalytiques dans un seul atome de Fe matériaux dans des conditions de réaction de réduction de l'oxygène (ORR) in situ.
L'étude a été publiée dans Chimie le 20 novembre.
Les chercheurs ont synthétisé des catalyseurs à un seul atome de Fe avec une densité de sites bien contrôlée et un environnement de coordination N défini via une méthode d'échange de liens assisté par solvant (SALE). Ils l'ont utilisé comme système modèle pour la compréhension au niveau électronique du mécanisme ORR.
"Nous avons développé la spectroscopie Operando Mossbauer pour la première fois pour identifier les structures exactes et l'état de spin des fractions Fe atomiquement dispersées actives pendant l'ORR, " a déclaré le professeur Huang.
En combinant avec l'opérande Raman et les mesures de spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS), ainsi que des études de théorie fonctionnelle de la densité (DFT), les chercheurs ont prouvé que les évolutions structurelles et électroniques potentiellement pertinentes des fractions actives d'un seul atome de Fe se faisaient via la capture directe du *O
Ces résultats ont fourni une preuve de concept pour l'intégration des techniques operando et des SAC, ce qui pourrait ouvrir la voie à un aperçu au niveau électronique des centres catalytiques et du mécanisme de réaction.
