SNUEI

Reversible Ligand Exchange in Atomically Dispersed Catalysts for Modulating the Activity and Selectivity of the Oxygen Reduction Reaction

2021 · Angewandte Chemie International Edition

저자

Jae Hyung Kim, Dongyup Shin, Jinjong Kim, June Sung Lim, Vinod K. Paidi, Tae Joo Shin, Hu Young Jeong, Kug‐Seung Lee, Hyungjun Kim, 주상훈 (Sang Hoon Joo)

연구주제

Electrocatalysts for Energy Conversion · Catalytic Processes in Materials Science · CO2 Reduction Techniques and Catalysts

NTIS 과학기술표준분류

에너지/자원만에너지·환경·원자력 확장

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AI 연구 키워드·방법

coordination environment 과산화수소 전기합성 리간드 교환 산소 환원 반응(ORR) 단일원자 촉매(SAC)

키워드 (OpenAlex)

atomically dispersed catalysts oxygen reduction reaction coordination environment CO ligand hydrogen peroxide selectivity metal oxidation state two-electron pathway four-electron pathway

초록

Abstract Rational control of the coordination environment of atomically dispersed catalysts is pivotal to achieve desirable catalytic reactivity. We report the reversible control of coordination structure in atomically dispersed electrocatalysts via ligand exchange reactions to reversibly modulate their reactivity for oxygen reduction reaction (ORR). The CO‐ligated atomically dispersed Rh catalyst exhibited ca. 30‐fold higher ORR activity than the NHx‐ligated catalyst, whereas the latter showed three times higher H2O2 selectivity than the former. Post‐treatments of the catalysts with CO or NH3 allowed the reversible exchange of CO and NHx ligands, which reversibly tuned oxidation state of metal centers and their ORR activity and selectivity. DFT calculations revealed that more reduced oxidation state of CO‐ligated Rh site could further stabilize the *OOH intermediate, facilitating the tw…

이 논문을 지원한 국가R&D 과제 (NTIS 성과)

연도과제부처사업수행기관NTIS 분류(1순위)
2021태양전지-전해조 일체형 물분해 수소 생산 기술 개발과학기술정보통신부기후변화대응기술개발(R&D)울산과학기술원에너지/자원 > 신재생에너지 > 수소에너지 외
2021방사광가속기공동이용연구지원사업과학기술정보통신부방사광가속기공동이용연구지원(R&D)포항공과대학범위 밖
2021부하변동 대응형 고활성, 고내구성 수전해 코팅전극 핵심기술 개발과학기술정보통신부수소에너지혁신기술개발(R&D)포항공과대학범위 밖
2021레이저-소재 상호작용 기반 디스플레이 핵심소재 개발과학기술정보통신부미래소재디스커버리지원(R&D)한국과학기술원범위 밖
2021KAIST분자과학연구단교육부4단계두뇌한국21사업(R&D)한국과학기술원–
2021d-오비탈 원자수준 예측 설계과학기술정보통신부미래소재디스커버리지원(R&D)한국과학기술원범위 밖
2021원자 수준 제어된 원자 분산 촉매를 이용한 촉매 반응성 조절과학기술정보통신부개인기초연구(과기정통부)(R&D)울산과학기술원범위 밖
2021중간체의 흡착세기를 독립적으로 제어할 수 있는 단일금속원자 기반의 촉매소재 합성 및 평가과학기술정보통신부미래소재디스커버리지원(R&D)포항공과대학범위 밖

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교수 1

주상훈

연구주제 1

Electrocatalysts for Energy Conversion

키워드 4

산소 환원 반응(ORR) · 단일원자 촉매(SAC) · 과산화수소 전기합성 · 리간드 교환