含有吡啶基六氮杂环的分子复合物-(phen2N2)Fe配合物的合成及ORR催化活性
作者：乐虎lehu唯一官网 发布时间：2022-08-09 10:16:38
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含有吡啶基六氮杂环的分子复合物-(phen2N2)Fe配合物的合成及ORR催化活性
一种含有吡啶基六氮杂环的分子复合物——(phen2N2)Fe，我们比较了(phen2N2)Fe、**Fe-N-C材料和**吡咯Fe大环用于ORR时的光谱、电化学和催化性能的差异。其中，(phen2N2)Fe的N 1s XPS和XAS特征与Fe-N-C材料的特征非常相似。同时，通过电化学研究发现，(phen2N2)Fe具有相对较高的Fe(III/II)电势，其ORR起始电势在Fe-N-C的150 mV范围内。不同于吡咯型大环化合物，(phen2N2)Fe对四-电子ORR表现出**的选择性，与Fe-N-C材料相当。总的光谱和电化学数据表明，(phen2N2)Fe是一个比吡咯铁大环的Fe-N-C活性位点模型，从而建立了一个新的分子平台，有助于理解这类重要的催化材料。
Fe-N-C和(phen2N2)Fe配合物的合成
Fe-N-C是在还原性气氛（Ar中含5％H2）下，由醋酸铁(II)、1,10-菲咯啉和咪唑酸锌MOF（ZIF-8）的混合物热解制得的。热解后，样品用0.1 M H2SO4洗涤除去痕量Fe(0)。具有双-邻二氮杂菲大环的(phen2N2)H2是由在280 oC的Parr反应器中，将2, 9-二氯菲咯啉暴露于无水氨中保持24 h，再升温至300 oC反应12 h而制得。接着，在N2气氛和过量三丁胺下，在DMF或HMPA中用无水FeCl3处理(phen2N2)H2即可得到(phen2N2)Fe。并用大量乙醚和二氯甲烷洗涤粗制反应混合物，除去未反应的FeCl3和其他反应副产物。
(Phen2N2)FeCl与(Pc)FeCl的ORR活性
(Phen2N2)FeCl是一种的ORR催化剂。在O2饱和的0.1 M HClO4中，0.59 V的可逆表面氧化还原波被0.75 V的起始电势的大催化波代替，并在约0.5 V时达到电流平稳状态。在无O2存在下，该催化波跨越了与可逆氧化还原特征相同的电位范围，表明ORR催化作用是由Fe(III/II)氧化还原过程介导。作者还发现，Fe中心对于活性至关重要。未金属化的(phen2N2)H2配体在酸性介质中的活性与C背景相近，起始电位为0.34 V；在碱性介质中活性略高，起始电位为0.75 V。对于(phen2N2)FeCl，在0.1 M KOH中具有0.89 V的起始电压，提高了催化活性，与(Pc)FeCl的起始观察值相似，而(OEP)FeCl的起始值为150 mV。
吸附的(phen2N2)FeCl的循环伏安图
吸附催化剂的线性扫描ORR伏安图
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