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Jul 24, 2023

Porphyrine de cobalt (II) avec un imidazole captif pour une réduction efficace de l'oxygène et une électrocatalyse d'évolution

16 février 2023 Cet article a été révisé conformément au processus éditorial et aux politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en avant les attributs suivants tout en garantissant la crédibilité du contenu :

16 février 2023

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faits vérifiés

source fiable

relire

par l'Académie chinoise des sciences

Les réactions électrocatalytiques de réduction et d'évolution de l'oxygène se produisent dans diverses piles à combustible, batteries métal-air et dans les dispositifs de séparation de l'eau. L'utilisation à grande échelle des métaux nobles et de leurs complexes dans l'industrie est limitée par leur faible abondance et leur coût élevé.

Récemment, plusieurs complexes de métaux de transition de première rangée ont été identifiés comme électrocatalyseurs actifs pour la réaction de réduction de l'oxygène (ORR) et la réaction de dégagement d'oxygène (OER). Néanmoins, seuls quelques catalyseurs sont efficaces à la fois pour l’ORR et l’OER dans des conditions identiques, ce qui est crucial pour une utilisation dans les batteries rechargeables métal-air.

Les co porphyrines ont été largement étudiées comme catalyseurs de réduction de l’O2. En plus de l'ORR, les porphyrines de Co se sont révélées être des électrocatalyseurs efficaces pour les REL. Malgré ces réalisations, il reste toutefois nécessaire de développer des porphyrines de Co présentant une activité et une stabilité élevées pour les réactions électrocatalytiques de réduction et d'évolution de l'oxygène dans les mêmes conditions.

Récemment, Rui Cao et Weiqiang Zhang de l'Université normale du Shaanxi, Shunichi Fukuzumi et Wonwoo Nam de l'Université pour femmes d'Ewha et d'autres ont publié une lettre intitulée « Une porphyrine de cobalt (II) avec un imidazole attaché pour une réduction efficace de l'oxygène et une électrocatalyse d'évolution » dans le Journal of Energy. Chimie.

Dans les cytochromes c oxydases (CcOs), les porphyrines Fe avec un groupe histidine imidazole axial catalysent la réduction sélective de l'O2 en eau. Le groupe axial imidazole peut augmenter la densité électronique du Fe, et ainsi améliorer la liaison et l'activation de l'O2 au centre du Fe grâce à un « effet push » électronique.

Inspirés par la nature, les auteurs rapportent la porphyrine Co 1 avec un groupe imidazole ajouté au squelette de la porphyrine pour la liaison axiale du Co en tant qu'électrocatalyseur bifonctionnel actif pour les réactions de réduction et d'évolution de l'oxygène. De plus, 1 a été utilisé comme catalyseur dans les électrodes à air pour les batteries Zn-air. La batterie Zn-air résultante présentait des performances comparables à celles des batteries fabriquées à partir de matériaux commerciaux Pt/C et Ir/C.

Ce travail est important car il met en évidence le rôle important des ligands axiaux dans l'amélioration de l'ORR et des REL et montre les applications potentielles des catalyseurs moléculaires dans les technologies de conversion et de stockage d'énergie basées sur l'électrocatalyse.

Plus d'information: Xialiang Li et al, Une porphyrine de cobalt (II) avec un imidazole captif pour une électrocatalyse efficace de réduction de l'oxygène et d'évolution, Journal of Energy Chemistry (2022). DOI : 10.1016/j.jechem.2022.10.010

Fourni par l'Académie chinoise des sciences