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Heteroátomos de Cu em nanopartículas de Co mediadas por interação de longo alcance regulam a ocupação orbital dz2/dxz do átomo único de Co satélite para aumentar a reação tipo Fenton. Crédito: Science China Press
Cientistas desenvolveram Co-Cu liga nanopartículas que ativaram eficientemente reações químicas para degradação de poluentes, superando métodos tradicionais e fornecendo insights sobre interações em nível atômico em catalisadores.
Pesquisas recentes têm se concentrado nos efeitos combinados de aglomerados atômicos (ACs) ou nanopartículas (NPs) e átomos individuais. No entanto, estudos anteriores têm se concentrado tipicamente em interações básicas entre NPs puros e átomos individuais (SAs), oferecendo uma perspectiva limitada. Eles não exploraram completamente como modificações em NPs ou ACs poderiam aumentar a atividade geral da entidade completa NPs/ACs@MNC de metal. Consequentemente, ainda há muito a aprender sobre a construção precisa e o aprimoramento de desempenho de toda a estrutura NPs/ACs@MNC de metal.
Em um novo estudo, a liga Co-Cu NPs@Co-NC (CC@CNC) foi construída usando a estrutura imidazolato zeolítica modificada com Co/Cu-8 (ZIF-8) como precursor, seguido pela pirólise e ácido gravura. A incorporação da formação induzida por Cu de NPs de liga Co-Cu, originária da baixa temperatura de Tammann do Cu, que foi verificada pela energia coesiva negativa do Co10Cu3 (−0,06454, com intenção de agregação) em comparação com a do Co13 (+1,690995, com intenção de dispersão).
Eficiência aprimorada em reações químicas
Os Co SAs suportados por NPs de liga Co-Cu apresentaram eficiência de ativação de PMS superior em comparação aos Co SAs suportados por NPs de Co (NPs de Co@Co-NC, C@CNC), evidenciado pela diminuição das barreiras de energia da adsorção de PMS (aumento do comprimento da ligação Co–O)/oxidação de PMS (aumento do comprimento da ligação OH e diminuição do comprimento da ligação OO) e dessorção de SO5·- (aumento do comprimento da ligação Co-O), por meio da otimização da interação dz2-O (PMS) e dxz-O (SO5·-).
Portanto, o CC@CNC removeu de forma altamente eficiente 80,67% de 20 mg/L de carbamazepina (CBZ) em 5 min, o que foi superior à contraparte C@CNC (58,99% em 5 min). As técnicas seriais quase in situ indicaram a reação de oxidação de PMS ocorrida em Co SAs, que podem gerar seletivamente 1O2 para eliminar efetivamente CBZ. Este estudo pode estabelecer uma base sólida para a estratégia de otimização de desempenho e revelação do mecanismo subjacente em múltiplos metaisátomo assembly@metal SAs catalisadores no nível orbital atômico.
Referência: “Interação de longo alcance otimizada para Cu entre nanopartículas de Co e átomos individuais de Co: atividade de reação semelhante a Fenton melhorada” por Fan Mo, Zelin Hou, Qixing Zhou, Xixi Chen, Weitao Liu, Wendan Xue, Qi Wang, Jianling Wang, Tong Zheng e Zongxin Tao, 11 de maio de 2024, Boletim Científico.
DOI: 10.1016/j.scib.2024.05.002