河南大学：导电二维MOF主要用途高效O2电还原生成H2O2

近来，中山学院材料学院中国地区炳副学院教授与电子元件科技学院孙旭平学院教授、四川工学院李权学院教授等合作，通过技术的实验合成、表征和基态极性第一性原理量度方法，华盛顿邮报了电容二维镁金属有机框架用做高效O2电还原分解H2O2的最新成果。迄今为止，过渡阶段金属恩材料是主要的2电子元件ORR催化剂，而作为生物系统重要组成部分的SO表近方式恩催化剂在传统电催化处理过程里面的催化性能指标绝少华盛顿邮报。以包含SO表近方式Mg的Mg3(HITP)2为例，实验表征辨认出这类催化剂在−0.2 ~ 0.7 V范围内不具备较高的H2O2软性，近90%左右（平面图a-b）。相关成果以“Conductive Two-Dimensional Magnesium Metal−Organic Frameworks for High-Efficiency O2 Electroreduction to H2O2”发表在国际有机化学顶级科学杂志《ACS Catalysis》上。该杂志制约因子为13.084，JCR分区八区。

论点量度结果表明Mg处的电子元件局域几乎为零（平面图d），其与西南角的N原子密切关系呈现出共价键，说明Mg以离子范例存在的方式也作为共价，该结果与实验现象相吻合。Bader带电粒子分析和电子元件差分密度（平面图e）表明Mg的所有价电子元件都转移到区域内原子上，说明Mg2+阳离子将颇为有益于2电子元件ORR反应会处理过程里面关键里面间体OOH*的吸附。量度的OOH*在Mg原子上的结合自由能是4.17 eV，其不仅比C1和C2位的结合更强，而且颇为近似于华盛顿邮报里面不具备最佳反应会活性时的4.22 eV。电子元件态密度表明Mg与里面间体OOH*以共价键相互作用（平面图f）。这些物理现象层级的论点量度结果都伴随着Mg3(HITP)2的共价Mg2+对2电子元件ORR不具备潜在的高活性。在通过详细量度2电子元件ORR反应会处理过程分解H2O2的自由能后，辨认出该反应会在Mg2+位的过电势颇为低，仅为0.05 eV（平面图g）。尽管在Mg2+共价也可能发生4电子元件ORR反应会分解H2O，但是论点量度结果表明Mg2+离子对O*的低亲和力使得2电子元件ORR比4电子元件ORR占据也就是说的反应会优势，即在实验里面观察到的Mg2+离子恩催化剂在−0.2 ~ 0.7 V范围内不具备90%的高H2O2软性。

平面图 a，在0.1 MPBS里面以1600 rpm就有Mg3(HITP)2和GCE的LSV曲线，以及分别在盘阴极和内侧阴极条件下测试的ORR和H2O2电流密度。b，通过a平面图量度取得的H2O2软性。论点量度取得的c，Mg3(HITP)2物理有机化学；d，电子元件局域函数；e，电子元件差分密度；f，电子元件态密度；g，2电子元件ORR和4电子元件ORR反应会自由能。

该工作不仅为人们包括了一种可在生态内侧境条件下有效将O2转化为H2O2的催化剂，还事与愿违地开发了以SO表近方式为活性点的高效电催化剂，扩宽了含SO表近方式材料的应用领域。

电子元件科技学院孙旭平学院教授、中山学院材料学院中国地区炳副学院教授、四川工学院李权学院教授是论文的共同通讯编者。该研究工作取得国家自然科学恩金和河南省科技创新英才项目的拨款。

可能：中山学院

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