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)
| 연도 | 과제 | 부처 | 사업 | 수행기관 | NTIS 분류(1순위) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2021 | 태양전지-전해조 일체형 물분해 수소 생산 기술 개발 | 과학기술정보통신부 | 기후변화대응기술개발(R&D) | 울산과학기술원 | 에너지/자원 > 신재생에너지 > 수소에너지 외 |
| 2021 | 방사광가속기공동이용연구지원사업 | 과학기술정보통신부 | 방사광가속기공동이용연구지원(R&D) | 포항공과대학 | 범위 밖 |
| 2021 | 부하변동 대응형 고활성, 고내구성 수전해 코팅전극 핵심기술 개발 | 과학기술정보통신부 | 수소에너지혁신기술개발(R&D) | 포항공과대학 | 범위 밖 |
| 2021 | 레이저-소재 상호작용 기반 디스플레이 핵심소재 개발 | 과학기술정보통신부 | 미래소재디스커버리지원(R&D) | 한국과학기술원 | 범위 밖 |
| 2021 | KAIST분자과학연구단 | 교육부 | 4단계두뇌한국21사업(R&D) | 한국과학기술원 | – |
| 2021 | d-오비탈 원자수준 예측 설계 | 과학기술정보통신부 | 미래소재디스커버리지원(R&D) | 한국과학기술원 | 범위 밖 |
| 2021 | 원자 수준 제어된 원자 분산 촉매를 이용한 촉매 반응성 조절 | 과학기술정보통신부 | 개인기초연구(과기정통부)(R&D) | 울산과학기술원 | 범위 밖 |
| 2021 | 중간체의 흡착세기를 독립적으로 제어할 수 있는 단일금속원자 기반의 촉매소재 합성 및 평가 | 과학기술정보통신부 | 미래소재디스커버리지원(R&D) | 포항공과대학 | 범위 밖 |
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연구주제 1
Electrocatalysts for Energy Conversion