JACS使用氨基硫醇配體來增強金屬介面處的CO2反應捕獲和轉化

有機配體改性金屬催化劑是一種新興的催化劑設計，旨在提高電催化二氧化碳（CO2）反應捕獲和還原為增值燃料的活性和選擇性。 然而，由於缺乏關於這些配體-金屬介面在操作條件下如何與CO2和關鍵中間體相互作用的基礎科學，導致了實驗設計的試錯方法。

基於此，美國麻薩諸塞大學洛厄爾分校車方林教授、顧志勇教授（共同通訊作者）通過密度泛函理論（DFT）計算，綜合研究了CO2還原為氨基硫醇包覆銅（Cu）催化劑生成多碳產物的反應機理。

結果表明，催化劑的還原性能與烷基鏈長度、配體覆蓋率、配體構型、Cu晶面等因素密切相關。 當表面覆蓋率較低時，臥式配置更具優勢，而當表面覆蓋率較高時，直立式配置更具優勢。 具有較長烷基鏈的氨基硫醇由於較長鏈的分子相互作用而更穩定。

表面生成能的計算表明，在電催化條件下，包覆的表面配體提高了催化劑的穩定性。 氨基硫醇覆蓋率的增加導致氨基硫醇自發還原和解吸成溶劑化化合物。 因此，DFT** 的最佳表面覆蓋率為 1 4 ml。

氨基硫醇配體-Cu介面顯著促進了CO2的初始活化，通過有機（N）和無機（Cu）介面的活性位點降低了碳-碳偶聯的活化勢壘，提高了多碳產物的選擇性。 實驗結果表明，在-1在16 VRHE條件下，多碳產物在氨基硫醇包覆Cu上的選擇性和區域性電流密度為15 倍和 2 倍，與理論結果一致。

enhanced co2 reactive capture and conversion using aminothiolate ligand-metal interface. j. am. chem. soc.,, doi: 10.1021/jacs.3c06888.