Blog

Jul 24, 2023

Porfirina di cobalto (II) con un imidazolo legato per un'efficiente riduzione dell'ossigeno ed elettrocatalisi dell'evoluzione

16 febbraio 2023 Questo articolo è stato rivisto in base al processo editoriale e alle politiche di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo al tempo stesso la credibilità del contenuto:

16 febbraio 2023

Questo articolo è stato rivisto in base al processo editoriale e alle politiche di Science X. Gli editori hanno evidenziato i seguenti attributi garantendo al tempo stesso la credibilità del contenuto:

verificato

fonte attendibile

correggere le bozze

dall'Accademia Cinese delle Scienze

Le reazioni elettrocatalitiche di riduzione ed evoluzione dell'ossigeno si verificano in varie celle a combustibile, batterie metallo-aria e dispositivi per la scissione dell'acqua. L’uso su larga scala dei metalli nobili e dei loro complessi nelle industrie è limitato dalla loro scarsa abbondanza e dai costi elevati.

Recentemente, diversi complessi di metalli di transizione di prima fila sono stati identificati come elettrocatalizzatori attivi per la reazione di riduzione dell'ossigeno (ORR) e la reazione di evoluzione dell'ossigeno (OER). Tuttavia, solo pochi catalizzatori sono efficienti sia per ORR che per OER in condizioni identiche, il che è fondamentale per l’uso nelle batterie metallo-aria ricaricabili.

Le coporfirine sono state ampiamente studiate come catalizzatori per la riduzione dell'O2. Oltre all'ORR, le Co porfirine hanno dimostrato di essere elettrocatalizzatori efficienti per l'OER. Nonostante questi risultati, tuttavia, è ancora necessario sviluppare Co-porfirine con elevata attività e stabilità sia per le reazioni elettrocatalitiche di riduzione che di evoluzione dell'ossigeno nelle stesse condizioni.

Recentemente Rui Cao e Weiqiang Zhang della Shaanxi Normal University, Shunichi Fukuzumi e Wonwoo Nam della Ewha Womans University e altri hanno pubblicato una lettera intitolata "Una cobalto (II) porfirina con un imidazolo legato per un'efficiente riduzione dell'ossigeno e un'elettrocatalisi evolutiva" sul Journal of Energy Chimica.

Nelle ossidasi del citocromo c (CcO), le porfirine Fe con un gruppo assiale istidina imidazolico catalizzano la riduzione selettiva di O2 in acqua. Il gruppo assiale imidazolico può aumentare la densità elettronica del Fe, e quindi migliorare il legame dell'O2 e l'attivazione al centro del Fe attraverso un "effetto push" elettronico.

Ispirati dalla natura, gli autori segnalano la Co porfirina 1 con un gruppo imidazolico aggiunto alla struttura della porfirina per il legame Co assiale come un elettrocatalizzatore bifunzionale attivo per le reazioni di riduzione ed evoluzione dell'ossigeno. Inoltre, l'1 è stato utilizzato come catalizzatore negli elettrodi ad aria per batterie Zn-aria. La batteria Zn-aria risultante ha mostrato prestazioni paragonabili alle batterie realizzate utilizzando materiali commerciali Pt/C e Ir/C.

Questo lavoro è significativo in quanto evidenzia l'importante ruolo dei ligandi assiali nel migliorare ORR e OER e mostra le potenziali applicazioni dei catalizzatori molecolari nelle tecnologie di conversione e stoccaggio dell'energia basate sull'elettrocatalisi.

Maggiori informazioni: Xialiang Li et al, Una porfirina di cobalto (II) con un imidazolo legato per un'efficiente riduzione dell'ossigeno ed elettrocatalisi dell'evoluzione, Journal of Energy Chemistry (2022). DOI: 10.1016/j.jechem.2022.10.010

Fornito dall'Accademia Cinese delle Scienze