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PNAS:由甲基轉移酶啟發構筑分子催化劑實現電催化還原CO2合成乙烷
納米技術 納米 2025-01-31

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含有單個金屬中心的分子催化劑能夠將CO2還原為多種多樣的具有價值的C1化合物,包括CO、HCOOH、CH3OH。但是,通常這些分子催化劑無法將CO2還原為C2化合物,比如乙烷、乙烯。能夠從CO2通過C-C偶聯生成乙烷、乙烯的催化劑目前仍然局限于異相材料相關催化劑。

有鑒于此,印度科學培養協會(IACS)Abhishek Dey等報道一系列結構簡單并且修飾懸垂巰基的Fe卟啉催化劑,能夠以H2O作為質子,將CO2還原為乙烷。

本文要點:

(1)

這種懸垂巰基的Fe-卟啉催化劑在CO2還原為乙烷的電催化反應中實現>40 %的法拉第效率,其他的產物是CO。

反應機理研究結果表明,反應包括CO2產生的甲基官能團轉移到相鄰的懸垂巰基(該過程與甲基轉移酶類似),隨后形成的硫醚與另一個CO2還原澀會給你成的Fe(II)-CH3之間進行C-C偶聯。

(2)

這種分子骨架結構中的巰基作為用于將第一個CO2還原生成的C1產物的“停車位”(parking space),從而能夠形成C-C鍵。這使得電化學還原CO2能夠直接產生天然氣成分的一種。

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參考文獻

S. Patra, S. Dinda, S. Ghosh, T. Roy, A. Dey, Synthesis of ethane from CO2 by a methyl transferase–inspired molecular catalyst, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2025, 122 (2) e2417764122

DOI: 10.1073/pnas.2417764122

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2417764122


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