同济大学赵国华和上海交通大学李新昊等人验证富电子RuO2纳米晶体能在温和条件下以水作为唯一氧源，直接氧转移促进环辛烯的高选择性环氧化。氮掺杂碳通过肖特基效应增强 RuO2 纳米晶体的电子富集，极大地促进了环辛烯的捕获和活化，从而导致环辛烯氧化物高的周转频率 (260 h-1) 。并且，富电子 RuO2 电催化剂能够在阴极上高效且持久地生产H2（法拉第效率 > 90%），而不会影响阳极上对环氧化物的选择性（> 99%）。
DFT计算研究 RuO2 纳米晶体的电子富集在捕获和活化反应物分子中的关键作用。DFT 模拟结果表明与中性 RuO2 模型相比，富电子 RuO2 模型上整个反应路径中每个步骤的吉布斯自由能显著降低；富电子模型上更极化的环辛烯分子表明，环辛烯分子与富电子 RuO2 模型之间的相互作用增强，导致环辛烯的吸附能从 0.80（在中性 RuO2 模型上）提高到 1.21 eV（富电子RuO2）。这种环辛烯分子的电子密度依赖性的固定可通过电子富集RuO2/NxC 基电极的环辛烯吸附容量的逐渐增加得到进一步验证，表明电子富集电极有利于环辛烯分子的有效活化，便于后续的环氧化过程。作为主要的副反应，析氧反应（OER）在富电子的 RuO2 纳米晶体上被极大抑制，与计算非常吻合，其结果表明OER过电势 (ηover) 从中性 RuO2 模型的 1.05 eV 扩大到 1.16 eV。因此，RuO2/NxC 电催化剂对环辛烯环氧化的最终催化性能表现出电子富集依赖性的促进作用。结果，具有最显著的RuO2纳米晶体电子富集的RuO2/N0.12C电催化剂表现出最高的法拉第效率和周转频率。Xiu Lin, Zhaoyu Zhouet al. Direct Oxygen Transfer from H2O to Cyclooctene over ElectronRich RuO2 Nanocrystals for Epoxidation and Hydrogen Evolution. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202207108https://doi.org/10.1002/anie.202207108
目前评论：