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Jul 24, 2023

効率的な酸素還元と発生電極触媒のためのイミダゾール結合コバルト(II)ポルフィリン

2023 年 2 月 16 日 この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされました。 編集者は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。

2023 年 2 月 16 日

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中国科学院による

電極触媒による酸素の還元および発生反応は、さまざまな燃料電池、金属空気電池、および水分解装置で発生します。 貴金属とその錯体の産業における大規模な使用は、その存在量が少なく、コストが高いため制限されています。

最近、いくつかの第一列遷移金属錯体が、酸素還元反応 (ORR) および酸素発生反応 (OER) の活性電極触媒として同定されました。 それにもかかわらず、同じ条件下で ORR と OER の両方に対して効率的な触媒はほんのわずかであり、これは充電式金属空気電池での使用にとって重要です。

Co ポルフィリンは、O2 還元の触媒として主に研究されています。 ORR に加えて、Co ポルフィリンは OER の効率的な電極触媒であることが示されています。 しかし、これらの成果にもかかわらず、同じ条件下での電極触媒による酸素還元反応と発生反応の両方に対して高い活性と安定性を備えたCoポルフィリンの開発が依然として必要とされています。

最近、陝西師範大学のRui Cao氏とWeiqiang Zhang氏、梨花女子大学の福住俊一氏とWonwoo Nam氏らは、「効率的な酸素還元と進化電極触媒のための結合イミダゾールを備えたコバルト(II)ポルフィリン」と題する書簡をJournal of Energyに発表した。化学。

シトクロム c オキシダーゼ (CcO) では、アキシャル ヒスチジン イミダゾール基を持つ鉄ポルフィリンが、O2 の水への選択的還元を触媒します。 軸方向イミダゾール基は Fe の電子密度を増加させることができるため、電子的な「プッシュ効果」を通じて Fe 中心での O2 結合と活性化が向上します。

著者らは、自然からインスピレーションを得て、酸素の還元および発生反応のための活性な二官能性電極触媒として、Co軸結合のためにポルフィリン主鎖にイミダゾール基が付加されたCoポルフィリン1を報告している。 さらに、1 は亜鉛空気電池の空気極の触媒として使用されました。 得られた亜鉛空気電池は、市販の Pt/C および Ir/C 材料を使用して製造された電池と同等の性能を示しました。

この研究は、ORR および OER の強化における軸配位子の重要な役割を強調し、電極触媒ベースのエネルギー変換および貯蔵技術における分子触媒の潜在的な応用を示すため、重要です。

詳しくは： Xialiang Li et al、効率的な酸素還元と発生電極触媒のためのテザーイミダゾールを備えたコバルト(II)ポルフィリン、Journal of Energy Chemistry (2022)。 DOI: 10.1016/j.jechem.2022.10.010

中国科学院提供