ຂອບໃຈທີ່ທ່ານເຂົ້າມາຢ້ຽມຊົມ Nature.com. ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບເວີຊັນທີ່ທ່ານກຳລັງໃຊ້ຢູ່ນັ້ນຮອງຮັບ CSS ໄດ້ຈຳກັດ. ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຜົນດີທີ່ສຸດ, ພວກເຮົາແນະນຳໃຫ້ທ່ານໃຊ້ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບເວີຊັນໃໝ່ກວ່າ (ຫຼື ປິດໂໝດຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ໃນ Internet Explorer). ໃນລະຫວ່າງນີ້, ເພື່ອຮັບປະກັນການຮອງຮັບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ພວກເຮົາກຳລັງສະແດງເວັບໄຊໂດຍບໍ່ມີຮູບແບບ ຫຼື JavaScript.
ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີໄຮໂດຣເຈນແມ່ນຈຸດໃຈກາງຂອງເສດຖະກິດສີຂຽວ. ເປັນເງື່ອນໄຂເບື້ອງຕົ້ນສຳລັບການຮັບຮູ້ການເກັບຮັກສາໄຮໂດຣເຈນ, ຕ້ອງມີຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ ແລະ ໝັ້ນຄົງສຳລັບປະຕິກິລິຍາໄຮໂດຣເຈນເນຊັນ (de)ໄຮໂດຣເຈນເນຊັນ. ຈົນເຖິງປະຈຸບັນ, ພື້ນທີ່ນີ້ໄດ້ຖືກຄອບງຳໂດຍການນຳໃຊ້ໂລຫະທີ່ມີຄ່າລາຄາແພງ. ໃນທີ່ນີ້, ພວກເຮົາສະເໜີຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂຄໂບລລາຄາຖືກແບບໃໝ່ (Co-SAs/NPs@NC) ເຊິ່ງສະຖານທີ່ໂລຫະດ່ຽວທີ່ແຈກຢາຍສູງຖືກເຊື່ອມຕໍ່ຮ່ວມກັນກັບອະນຸພາກນາໂນທີ່ລະອຽດເພື່ອໃຫ້ໄດ້ການດີໄຮໂດຣເຈນເນຊັນຂອງກົດຟໍມິກທີ່ມີປະສິດທິພາບ. ໂດຍການໃຊ້ວັດສະດຸທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງໜ່ວຍ CoN2C2 ທີ່ກະຈາຍຕົວດ້ວຍອະຕອມ ແລະ ອະນຸພາກນາໂນທີ່ຫຸ້ມຫໍ່ດ້ວຍແຄບຊູນຂະໜາດ 7-8 nm, ໂດຍໃຊ້ໂພຣພີລີນຄາບອນເນຊັນເປັນຕົວລະລາຍ, ໄດ້ຮັບການຜະລິດອາຍແກັສທີ່ດີເລີດ 1403.8 ml g-1 h-1, ແລະ ບໍ່ມີການສູນເສຍຫຼັງຈາກ 5 ຮອບວຽນ. ກິດຈະກຳ, ເຊິ່ງດີກ່ວາ Pd/C ທາງການຄ້າ 15 ເທົ່າ. ການທົດລອງການທົດສອບໃນສະຖານທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ, ເມື່ອປຽບທຽບກັບຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາອະຕອມໂລຫະດ່ຽວ ແລະ ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາອະນຸພາກນາໂນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, Co-SAs/NPs@NC ຊ່ວຍເພີ່ມການດູດຊຶມ ແລະ ການກະຕຸ້ນຂອງ HCOO* ຕົວກາງທີ່ສຳຄັນ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສົ່ງເສີມການຕັດພັນທະ CH ຕໍ່ມາ. ການຄິດໄລ່ທາງທິດສະດີສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການລວມຕົວຂອງອະນຸພາກໂຄໂບລດ໌ຊ່ວຍສົ່ງເສີມການປ່ຽນສູນກາງແຖບ d ຂອງອະຕອມ Co ດຽວໄປສູ່ສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເສີມຂະຫຍາຍການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງ carbonyl O ຂອງຕົວກາງ HCOO* ແລະ ສູນກາງ Co, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຫຼຸດຜ່ອນອຸປະສັກດ້ານພະລັງງານ.
ໄຮໂດຣເຈນຖືກຖືວ່າເປັນຕົວນຳພະລັງງານທີ່ສຳຄັນສຳລັບການຫັນປ່ຽນພະລັງງານທົ່ວໂລກໃນປະຈຸບັນ ແລະ ສາມາດເປັນຕົວຂັບເຄື່ອນທີ່ສຳຄັນໃນການບັນລຸຄວາມເປັນກາງຂອງຄາບອນ1. ເນື່ອງຈາກຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບຂອງມັນເຊັ່ນ: ຄວາມຕິດໄຟງ່າຍ ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນຕ່ຳ, ການເກັບຮັກສາ ແລະ ການຂົນສົ່ງໄຮໂດຣເຈນທີ່ປອດໄພ ແລະ ມີປະສິດທິພາບແມ່ນບັນຫາສຳຄັນໃນການບັນລຸເສດຖະກິດໄຮໂດຣເຈນ2,3,4. ຕົວນຳໄຮໂດຣເຈນອິນຊີແຫຼວ (LOHCs), ເຊິ່ງເກັບຮັກສາ ແລະ ປ່ອຍໄຮໂດຣເຈນຜ່ານປະຕິກິລິຍາເຄມີ, ໄດ້ຖືກສະເໜີໃຫ້ເປັນວິທີແກ້ໄຂ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບໄຮໂດຣເຈນໂມເລກຸນ, ສານດັ່ງກ່າວ (ເມທານອນ, ໂທລູອີນ, ໄດເບນຊິວໂທລູອີນ, ແລະອື່ນໆ) ແມ່ນງ່າຍ ແລະ ສະດວກໃນການຈັດການ5,6,7. ໃນບັນດາ LOHCs ແບບດັ້ງເດີມຕ່າງໆ, ກົດຟໍມິກ (FA) ມີຄວາມເປັນພິດຕ່ຳ (LD50: 1.8 g/kg) ແລະ ຄວາມຈຸ H2 53 g/L ຫຼື 4.4 wt%. ສິ່ງທີ່ໜ້າສັງເກດແມ່ນ FA ເປັນ LOHC ດຽວທີ່ສາມາດເກັບຮັກສາ ແລະ ປ່ອຍໄຮໂດຣເຈນພາຍໃຕ້ສະພາບທີ່ບໍ່ຮຸນແຮງໃນສະພາບທີ່ມີຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ເໝາະສົມ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງບໍ່ຕ້ອງການການປ້ອນພະລັງງານພາຍນອກຂະໜາດໃຫຍ່1,8,9. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະທີ່ມີຄ່າຫຼາຍຊະນິດໄດ້ຖືກພັດທະນາຂຶ້ນສຳລັບການດີໄຮໂດຣເຈນຂອງກົດຟໍມິກ, ຕົວຢ່າງ, ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ອີງໃສ່ພາລາເດຍມມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍກວ່າຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະທີ່ມີລາຄາຖືກ 50-200 ເທົ່າ10,11,12. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຖ້າທ່ານຄຳນຶງເຖິງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງໂລຫະທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ຕົວຢ່າງ, ພາລາເດຍມມີລາຄາແພງກວ່າ 1000 ເທົ່າ.
ໂຄບອນ, ການຄົ້ນຫາຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະພື້ນຖານທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສູງ ແລະ ໝັ້ນຄົງຍັງສືບຕໍ່ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າຫຼາຍຄົນໃນວົງວິຊາການ ແລະ ອຸດສາຫະກຳ13,14,15.
ເຖິງແມ່ນວ່າຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາລາຄາບໍ່ແພງໂດຍອີງໃສ່ Mo ແລະ Co, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍານາໂນທີ່ເຮັດຈາກໂລຫະປະສົມທີ່ມີຄ່າ/ພື້ນຖານ,14,16 ໄດ້ຖືກພັດທະນາຂຶ້ນສຳລັບການດີໄຮໂດຣຈີເນຊັນ FA, ແຕ່ການປິດການໃຊ້ງານເທື່ອລະກ້າວຂອງພວກມັນໃນລະຫວ່າງປະຕິກິລິຍາແມ່ນສິ່ງທີ່ຫຼີກລ່ຽງບໍ່ໄດ້ເນື່ອງຈາກການຄອບຄອງສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຂອງໂລຫະ, CO2, ແລະ H2O ໂດຍໂປຣຕອນ ຫຼື ແອນໄອອອນຮູບແບບ (HCOO-), ການປົນເປື້ອນ FA, ການລວມຕົວຂອງອະນຸພາກ ແລະ ການເປັນພິດ CO ທີ່ອາດເກີດຂຶ້ນ17,18. ພວກເຮົາ ແລະ ຄົນອື່ນໆໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນບໍ່ດົນມານີ້ວ່າຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາອະຕອມດຽວ (SACs) ທີ່ມີສະຖານທີ່ CoIINx ທີ່ກະແຈກກະຈາຍສູງເປັນສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວປັບປຸງປະຕິກິລິຍາ ແລະ ຄວາມຕ້ານທານກົດຂອງດີໄຮໂດຣຈີເນຊັນກົດຟໍມິກເມື່ອທຽບກັບອະນຸພາກນາໂນ17,19,20,21,22,23,24. ໃນວັດສະດຸ Co-NC ເຫຼົ່ານີ້, ອະຕອມ N ເຮັດໜ້າທີ່ເປັນສະຖານທີ່ສຳຄັນເພື່ອສົ່ງເສີມການດີໂປຣໂຕເນຊັນ FA ໃນຂະນະທີ່ເສີມຂະຫຍາຍຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງໂຄງສ້າງໂດຍຜ່ານການປະສານງານກັບອະຕອມ Co ສູນກາງ, ໃນຂະນະທີ່ອະຕອມ Co ໃຫ້ສະຖານທີ່ດູດຊຶມ H ແລະ ສົ່ງເສີມການແຍກຕົວ CH22,25,26. ແຕ່ຫນ້າເສຍດາຍ, ກິດຈະກໍາ ແລະ ຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາເຫຼົ່ານີ້ຍັງຢູ່ໄກຈາກຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະທີ່ມີລັກສະນະເປັນເອກະພາບ ແລະ ບໍ່ເປັນເອກະພາບໃນຍຸກສະໄໝໃໝ່ (ຮູບທີ 1) 13.
ພະລັງງານສ່ວນເກີນຈາກແຫຼ່ງພະລັງງານທົດແທນເຊັ່ນ: ພະລັງງານແສງຕາເວັນ ຫຼື ລົມສາມາດຜະລິດໄດ້ໂດຍການແຍກນ້ຳດ້ວຍໄຟຟ້າ. ໄຮໂດຣເຈນທີ່ຜະລິດອອກມາສາມາດເກັບຮັກສາໄວ້ໄດ້ໂດຍໃຊ້ LOHC, ເຊິ່ງເປັນຂອງແຫຼວທີ່ການແຍກໄຮໂດຣເຈນ ແລະ ການປ່ຽນໄຮໂດຣເຈນສາມາດປີ້ນກັບຄືນໄດ້. ໃນຂັ້ນຕອນການແຍກໄຮໂດຣເຈນ, ຜະລິດຕະພັນດຽວແມ່ນໄຮໂດຣເຈນ, ແລະ ຂອງແຫຼວຕົວນຳຈະຖືກສົ່ງກັບຄືນສູ່ສະພາບເດີມ ແລະ ປ່ຽນໄຮໂດຣເຈນອີກຄັ້ງ. ໃນທີ່ສຸດໄຮໂດຣເຈນສາມາດນຳໃຊ້ໃນສະຖານີນ້ຳມັນ, ແບັດເຕີຣີ, ອາຄານອຸດສາຫະກຳ ແລະ ອື່ນໆ.
ບໍ່ດົນມານີ້, ມີລາຍງານວ່າກິດຈະກຳພາຍໃນຂອງ SAC ສະເພາະສາມາດປັບປຸງໄດ້ໃນເວລາທີ່ມີອະຕອມໂລຫະທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ຫຼື ສະຖານທີ່ໂລຫະເພີ່ມເຕີມທີ່ສະໜອງໃຫ້ໂດຍອະນຸພາກນາໂນ (NPs) ຫຼື ກຸ່ມນາໂນ (NCs)27,28. ສິ່ງນີ້ເປີດຄວາມເປັນໄປໄດ້ສຳລັບການດູດຊຶມ ແລະ ການກະຕຸ້ນຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນຕື່ມອີກ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການປັບຮູບຮ່າງ ແລະ ໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງສະຖານທີ່ໂມໂນອະຕອມ. ດັ່ງນັ້ນ, ການດູດຊຶມ/ການກະຕຸ້ນຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນສາມາດເພີ່ມປະສິດທິພາບໄດ້, ເຊິ່ງໃຫ້ປະສິດທິພາບການເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂດຍລວມທີ່ດີກວ່າ29,30. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ພວກເຮົາມີແນວຄວາມຄິດໃນການສ້າງວັດສະດຸເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ເໝາະສົມກັບສະຖານທີ່ເຄື່ອນໄຫວແບບປະສົມ. ເຖິງແມ່ນວ່າ SAC ທີ່ໄດ້ຮັບການປັບປຸງໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນທ່າແຮງອັນໃຫຍ່ຫຼວງໃນການນຳໃຊ້ການເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ແຕ່ບົດບາດຂອງພວກມັນໃນການເກັບຮັກສາໄຮໂດຣເຈນ, ຕາມຄວາມຮູ້ຂອງພວກເຮົາ, ແມ່ນບໍ່ຊັດເຈນ. ໃນເລື່ອງນີ້, ພວກເຮົາລາຍງານຍຸດທະສາດທີ່ຫຼາກຫຼາຍ ແລະ ແຂງແຮງສຳລັບການສັງເຄາະຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາປະສົມທີ່ອີງໃສ່ໂຄບອລ (Co-SAs/NPs@NCs) ປະກອບດ້ວຍອະນຸພາກນາໂນທີ່ກຳນົດໄວ້ ແລະ ສູນກາງໂລຫະສ່ວນບຸກຄົນ. Co-SAs/NPs@NC ທີ່ໄດ້ຮັບການປັບປຸງໃຫ້ດີທີ່ສຸດສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບການດີໄຮໂດຣເຈນຂອງກົດຟໍມິກທີ່ດີເລີດ, ເຊິ່ງດີກ່ວາຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ບໍ່ມີໂຄງສ້າງນາໂນຊັ້ນສູງ (ເຊັ່ນ CoNx, ອະຕອມໂຄບອລດ່ຽວ, cobalt@NC ແລະ γ-Mo2N) ແລະແມ່ນແຕ່ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະຊັ້ນສູງ. ການວິເຄາະລັກສະນະໃນສະຖານທີ່ ແລະ ການຄິດໄລ່ DFT ຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າບໍລິເວນໂລຫະແຕ່ລະບ່ອນເຮັດໜ້າທີ່ເປັນບໍລິເວນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ແລະອະນຸພາກນາໂນຂອງສິ່ງປະດິດສ້າງໃນປະຈຸບັນເສີມຂະຫຍາຍສູນກາງແຖບ d ຂອງອະຕອມ Co, ສົ່ງເສີມການດູດຊຶມ ແລະ ການກະຕຸ້ນຂອງ HCOO*, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຫຼຸດຜ່ອນອຸປະສັກພະລັງງານຂອງປະຕິກິລິຍາ.
ກອບ Zeolite imidazolate (ZIFs) ແມ່ນຕົວຕັ້ງຕົ້ນສາມມິຕິທີ່ໄດ້ກຳນົດໄວ້ຢ່າງດີ ເຊິ່ງສະໜອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາສຳລັບວັດສະດຸຄາບອນທີ່ມີໄນໂຕຣເຈນເສີມ (ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະ-NC) ເພື່ອຮອງຮັບໂລຫະປະເພດຕ່າງໆ37,38. ດັ່ງນັ້ນ, Co(NO3)2 ແລະ Zn(NO3)2 ລວມກັບ 2-methylimidazole ໃນເມທານອນ ເພື່ອສ້າງສະລັບສັບຊ້ອນໂລຫະທີ່ສອດຄ້ອງກັນໃນສານລະລາຍ. ຫຼັງຈາກການປั่นແຍກ ແລະ ການອົບແຫ້ງ, CoZn-ZIF ໄດ້ຖືກໄພໂຣໄລຊ໌ທີ່ອຸນຫະພູມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (750–950 °C) ໃນບັນຍາກາດ 6% H2 ແລະ 94% Ar. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບຂ້າງລຸ່ມນີ້, ວັດສະດຸທີ່ໄດ້ຮັບມີລັກສະນະສະຖານທີ່ເຄື່ອນໄຫວທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ແລະ ມີຊື່ວ່າ Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@NC-750 (ຮູບທີ 2a). ການສັງເກດການທົດລອງສະເພາະຂອງຂັ້ນຕອນສຳຄັນບາງຢ່າງໃນຂະບວນການສັງເຄາະແມ່ນໄດ້ລະບຸໄວ້ໃນຮູບທີ 1 ແລະ 2. C1-C3. ການກະຈາຍລັງສີເອັກສ໌ຜົງອຸນຫະພູມທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ (VTXRD) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດເພື່ອຕິດຕາມການວິວັດທະນາການຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ. ຫຼັງຈາກອຸນຫະພູມໄພໂຣໄລຊິສຮອດ 650 °C, ຮູບແບບ XRD ຈະປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເນື່ອງຈາກການລົ້ມລົງຂອງໂຄງສ້າງຜລຶກທີ່ເປັນລະບຽບຂອງ ZIF (ຮູບ S4) 39. ເມື່ອອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນຕື່ມອີກ, ຈຸດສູງສຸດສອງຈຸດຈະປາກົດຢູ່ໃນຮູບແບບ XRD ຂອງ Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@NC-750 ທີ່ 20–30° ແລະ 40–50°, ເຊິ່ງເປັນຕົວແທນຂອງຈຸດສູງສຸດຂອງຄາບອນອະຮູບຮ່າງ (ຮູບ C5). 40. ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ສັງເກດວ່າມີພຽງແຕ່ສາມຈຸດສູງສຸດທີ່ມີລັກສະນະສະເພາະເທົ່ານັ້ນທີ່ສັງເກດເຫັນຢູ່ທີ່ 44.2°, 51.5° ແລະ 75.8°, ເຊິ່ງເປັນຂອງໂຄບອລໂລຫະ (JCPDS #15-0806), ແລະ 26.2°, ເຊິ່ງເປັນຂອງຄາບອນກຣາຟິກ (JCPDS # 41-1487). ສະເປກຕຣຳລັງສີເອັກສ໌ຂອງ Co-SAs/NPs@NC-950 ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການມີຢູ່ຂອງອະນຸພາກໂຄໂບລທີ່ຫຸ້ມຫໍ່ຄ້າຍຄືແກຣໄຟທ໌ຢູ່ໃນຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ 41,42,43,44. ສະເປກຕຣຳຣາມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ Co-SAs/NPs@NC-950 ເບິ່ງຄືວ່າມີຈຸດສູງສຸດ D ແລະ G ທີ່ແຂງແຮງ ແລະ ແຄບກວ່າຕົວຢ່າງອື່ນໆ, ເຊິ່ງຊີ້ບອກເຖິງລະດັບຂອງການສ້າງກຣາຟິດທີ່ສູງກວ່າ (ຮູບ S6). ນອກຈາກນັ້ນ, Co-SAs/NPs@NC-950 ສະແດງໃຫ້ເຫັນພື້ນທີ່ຜິວໜ້າ ແລະ ປະລິມານຮູຂຸມຂົນ Brunner-Emmett-Taylor (BET) ສູງກວ່າຕົວຢ່າງອື່ນໆ (1261 m2 g-1 ແລະ 0.37 cm3 g-1) ແລະ ZIF ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນວັດສະດຸອະນຸພັນ NC (ຮູບ S7 ແລະ ຕາຕະລາງ S1). ການວິເຄາະການດູດຊຶມຂອງອະຕອມ (AAS) ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າປະລິມານໂຄໂບລໃນ Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@ ແມ່ນ 2.69 wt%, 2.74 % wt. ແລະ 2.73% wt. NC-750 ຕາມລຳດັບ (ຕາຕະລາງ S2). ປະລິມານ Zn ໃນ Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@NC-750 ຄ່ອຍໆເພີ່ມຂຶ້ນ, ເຊິ່ງເປັນຍ້ອນການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງການຫຼຸດຜ່ອນ ແລະ ການລະເຫີຍຂອງຫົວໜ່ວຍ Zn. ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງອຸນຫະພູມໄພໂຣໄລຊິສ (Zn, ຈຸດເດືອດ = 907 °C) 45.46. ການວິເຄາະທາດ (EA) ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອັດຕາສ່ວນຂອງ N ຫຼຸດລົງຕາມການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງອຸນຫະພູມໄພໂຣໄລຊິສ, ແລະ ປະລິມານ O ສູງອາດເປັນຍ້ອນການດູດຊຶມຂອງໂມເລກຸນ O2 ຈາກການສຳຜັດກັບອາກາດ. (ຕາຕະລາງ S3). ໃນປະລິມານໂຄໂບລດທີ່ແນ່ນອນ, ອະນຸພາກນາໂນ ແລະ ຊັ້ນເຄືອບທີ່ໂດດດ່ຽວຈະຢູ່ຮ່ວມກັນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ກິດຈະກຳຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວມາຂ້າງລຸ່ມນີ້.
ແຜນວາດສະແງຂອງການສັງເຄາະ Co-SA/NPs@NC-T, ບ່ອນທີ່ T ແມ່ນອຸນຫະພູມ pyrolysis (°C). b ຮູບພາບ TEM. c ຮູບພາບຂອງ Co-SAs/NPs@NC-950 AC-HAADF-STEM. ອະຕອມ Co ແຕ່ລະອະຕອມຖືກໝາຍດ້ວຍວົງມົນສີແດງ. d ແມ່ແບບ EDS Co-SA/NPs@NC-950.
ສິ່ງທີ່ໜ້າສັງເກດຄື ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສົ່ງຜ່ານ (TEM) ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການມີຢູ່ຂອງອະນຸພາກໂຄໂບລ (NPs) ຕ່າງໆທີ່ມີຂະໜາດສະເລ່ຍ 7.5 ± 1.7 nm ສະເພາະໃນ Co-SA/NPs@NC-950 (ຮູບທີ 2b ແລະ S8). ອະນຸພາກນາໂນເຫຼົ່ານີ້ຖືກຫຸ້ມຫໍ່ດ້ວຍຄາບອນຄ້າຍຄືແກຣໄຟທ໌ທີ່ມີໄນໂຕຣເຈນເສີມ. ໄລຍະຫ່າງຂອງຂອບຕາຕຣິກ 0.361 ແລະ 0.201 nm ສອດຄ່ອງກັບຄາບອນກຣາຟີຕິກ (002) ແລະອະນຸພາກ Co (111) ໂລຫະຕາມລຳດັບ. ນອກຈາກນັ້ນ, ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສົ່ງຜ່ານການສະແກນສະໜາມມືດຮູບວົງແຫວນທີ່ແກ້ໄຂຄວາມຜິດປົກກະຕິມຸມສູງ (AC-HAADF-STEM) ໄດ້ເປີດເຜີຍວ່າ Co NPs ໃນ Co-SAs/NPs@NC-950 ຖືກອ້ອມຮອບດ້ວຍໂຄໂບລອະຕອມທີ່ອຸດົມສົມບູນ (ຮູບທີ 2c). ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມີພຽງແຕ່ອະຕອມໂຄໂບລທີ່ກະຈາຍຕົວຢູ່ໃນອະຕອມເທົ່ານັ້ນທີ່ຖືກສັງເກດເຫັນຢູ່ເທິງການຮອງຮັບຂອງສອງຕົວຢ່າງອື່ນໆ (ຮູບ S9). ຮູບພາບ HAADF-STEM ຂອງ Energy dispersive spectroscopy (EDS) ສະແດງໃຫ້ເຫັນການແຈກຢາຍຢ່າງເປັນເອກະພາບຂອງ C, N, Co ແລະ Co NPs ທີ່ແຍກອອກເປັນສອງສ່ວນໃນ Co-SAs/NPs@NC-950 (ຮູບທີ 2d). ຜົນໄດ້ຮັບທັງໝົດເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າສູນກາງ Co ທີ່ກະຈາຍຕົວໃນອະຕອມ ແລະ ອະນຸພາກນາໂນທີ່ຫຸ້ມຫໍ່ດ້ວຍຄາບອນຄ້າຍຄືແກຣໄຟທີ່ມີ N ເສີມຢູ່ນັ້ນ ສາມາດຕິດກັບຊັ້ນຮອງ NC ໃນ Co-SAs/NPs@NC-950 ໄດ້ຢ່າງສຳເລັດຜົນ, ໃນຂະນະທີ່ສູນກາງໂລຫະທີ່ໂດດດ່ຽວເທົ່ານັ້ນ.
ສະຖານະວາເລນສ໌ ແລະ ອົງປະກອບທາງເຄມີຂອງວັດສະດຸທີ່ໄດ້ຮັບໄດ້ຖືກສຶກສາໂດຍການວິເຄາະດ້ວຍແສງເອັກສ໌ເລໂຟໂຕເອເລັກຕຣອນ (XPS). ສະເປກຕຣຳ XPS ຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທັງສາມສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການມີຢູ່ຂອງອົງປະກອບ Co, N, C ແລະ O, ແຕ່ Zn ມີຢູ່ໃນ Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@NC-750 ເທົ່ານັ້ນ (ຮູບທີ 2). C10). ເມື່ອອຸນຫະພູມໄພໂຣໄລຊິສເພີ່ມຂຶ້ນ, ປະລິມານໄນໂຕຣເຈນທັງໝົດຈະຫຼຸດລົງເມື່ອຊະນິດໄນໂຕຣເຈນບໍ່ໝັ້ນຄົງ ແລະ ເນົ່າເປື່ອຍເປັນອາຍແກັສ NH3 ແລະ NOx ໃນອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນ (ຕາຕະລາງ S4) 47. ດັ່ງນັ້ນ, ປະລິມານຄາບອນທັງໝົດຈຶ່ງຄ່ອຍໆເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ Co-SAs/NPs@NC-750 ເປັນ Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@NC-950 (ຮູບ S11 ແລະ S12). ຕົວຢ່າງທີ່ໄພໂຣໄລຊິສໃນອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນມີສັດສ່ວນຂອງອະຕອມໄນໂຕຣເຈນຕ່ຳກວ່າ, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າປະລິມານຂອງຕົວນຳ NC ໃນ Co-SAs/NPs@NC-950 ຄວນຈະໜ້ອຍກວ່າໃນຕົວຢ່າງອື່ນໆ. ສິ່ງນີ້ນຳໄປສູ່ການລວມຕົວຂອງອະນຸພາກໂຄໂບລດທີ່ແຂງແຮງກວ່າ. ສະເປກຕຣຳ O1s ສະແດງໃຫ້ເຫັນສອງຈຸດສູງສຸດ C=O (531.6 eV) ແລະ C–O (533.5 eV) ຕາມລຳດັບ (ຮູບ S13) 48. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2a, ສະເປກຕຣຳ N1s ສາມາດແຍກອອກເປັນສີ່ຈຸດສູງສຸດລັກສະນະຂອງໄນໂຕຣເຈນ pyridine N (398.4 eV), pyrrole N (401.1 eV), graphite N (402.3 eV) ແລະ Co-N (399.2 eV). ພັນທະບັດ Co-N ມີຢູ່ໃນທັງສາມຕົວຢ່າງ, ຊີ້ບອກວ່າອະຕອມ N ບາງອັນຖືກປະສານງານກັບສະຖານທີ່ monometallic, ແຕ່ລັກສະນະແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ 49. ການນຳໃຊ້ອຸນຫະພູມ pyrolysis ທີ່ສູງຂຶ້ນສາມາດຫຼຸດຜ່ອນເນື້ອໃນຂອງຊະນິດ Co-N ໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຈາກ 43.7% ໃນ Co-SA/NPs@NC-750 ເປັນ 27.0% ໃນ Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co 17.6%@ NC-950. ໃນ -CA/NPs, ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງປະລິມານ C (ຮູບທີ 3a), ຊີ້ບອກວ່າເລກປະສານງານ Co-N ຂອງພວກມັນອາດຈະປ່ຽນແປງ ແລະ ຖືກທົດແທນບາງສ່ວນໂດຍອະຕອມ C50. ສະເປກຕຣຳ Zn 2p ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອົງປະກອບນີ້ມີຢູ່ສ່ວນໃຫຍ່ໃນຮູບແບບ Zn2+. (ຮູບ S14) 51. ສະເປກຕຣຳຂອງ Co 2p ສະແດງໃຫ້ເຫັນຈຸດສູງສຸດທີ່ໂດດເດັ່ນສອງຈຸດຢູ່ທີ່ 780.8 ແລະ 796.1 eV, ເຊິ່ງຖືກກຳນົດໂດຍ Co 2p3/2 ແລະ Co 2p1/2, ຕາມລຳດັບ (ຮູບທີ 3b). ເມື່ອປຽບທຽບກັບ Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@NC-750, ຈຸດສູງສຸດ Co-N ໃນ Co-SAs/NPs@NC-950 ຖືກຍ້າຍໄປທາງບວກ, ຊີ້ບອກວ່າອະຕອມ Co ໜຶ່ງອະຕອມໄປຫາໜ້າດິນ -SAs/NPs@NC-950 ມີລະດັບການຫຼຸດລົງຂອງເອເລັກຕຣອນສູງກວ່າ, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນໃຫ້ສະຖານະການຜຸພັງສູງຂຶ້ນ. ມັນຄວນຈະສັງເກດວ່າມີພຽງແຕ່ Co-SAs/NPs@NC-950 ເທົ່ານັ້ນທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຈຸດສູງສຸດທີ່ອ່ອນແອຂອງໂຄບອລທີ່ບໍ່ມີຄ່າ (Co0) ທີ່ 778.5 eV, ເຊິ່ງພິສູດໃຫ້ເຫັນວ່າມີອະນຸພາກນາໂນທີ່ເປັນຜົນມາຈາກການລວມຕົວຂອງໂຄບອລ SA ຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມສູງ.
a N 1s ແລະ b ສະເປັກຕຣຳ Co 2p ຂອງ Co-SA/NPs@NC-T. c XANES ແລະ d ສະເປັກຕຣຳ FT-EXAFS ຂອງ Co-K-edge ຂອງ Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@NC-750. e ແຜນວາດຮູບຊົງ WT-EXAFS ຂອງ Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850, ແລະ Co-SAs/NPs@NC-750. f ເສັ້ນໂຄ້ງທີ່ເໝາະສົມ FT-EXAFS ສຳລັບ Co-SA/NPs@NC-950.
ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ການວິເຄາະການດູດຊຶມລັງສີເອັກສ໌ທີ່ຖືກລັອກເວລາ (XAS) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອວິເຄາະໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກ ແລະ ສະພາບແວດລ້ອມການປະສານງານຂອງຊະນິດ Co ໃນຕົວຢ່າງທີ່ກະກຽມ. ສະຖານະວາເລນໂຄບອນໃນ Co-SAs/NPs@NC-950, Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@NC-750 ໂຄງສ້າງຂອບໄດ້ເປີດເຜີຍໂດຍການດູດຊຶມລັງສີເອັກສ໌ໃກ້ສະໜາມປົກກະຕິຂອງສະເປກຕຣຳຂອບ Co-K (XANES). ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3c, ການດູດຊຶມໃກ້ຂອບຂອງຕົວຢ່າງທັງສາມແມ່ນຕັ້ງຢູ່ລະຫວ່າງແຜ່ນຟອຍ Co ແລະ CoO, ຊີ້ບອກວ່າສະຖານະວາເລນຂອງຊະນິດ Co ມີຕັ້ງແຕ່ 0 ຫາ +253. ນອກຈາກນັ້ນ, ການປ່ຽນແປງໄປສູ່ພະລັງງານຕ່ຳໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນຈາກ Co-SAs/NPs@NC-950 ໄປຫາ Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@NC-750, ຊີ້ບອກວ່າ Co-SAs/NPs@NC-750 ມີສະຖານະອົກຊີເດຊັນຕ່ຳກວ່າ. ລຳດັບກັບກັນ. ອີງຕາມຜົນໄດ້ຮັບການຈັບຄູ່ເສັ້ນຊື່, ສະຖານະຄ່າຮ່ວມຂອງ Co-SAs/NPs@NC-950 ຄາດຄະເນວ່າ +0.642, ເຊິ່ງຕ່ຳກວ່າສະຖານະຄ່າຮ່ວມຂອງ Co-SAs/NPs@NC-850 (+1.376). Co-SA/NP @NC-750 (+1.402). ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ຊີ້ບອກວ່າສະຖານະການຜຸພັງໂດຍສະເລ່ຍຂອງອະນຸພາກໂຄໂບລໃນ Co-SAs/NPs@NC-950 ຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ, ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບຜົນໄດ້ຮັບ XRD ແລະ HADF-STEM ແລະສາມາດອະທິບາຍໄດ້ໂດຍການຢູ່ຮ່ວມກັນຂອງອະນຸພາກໂຄໂບລ ແລະໂຄໂບລດ່ຽວ. ອະຕອມ Co 41. ສະເປກຕຣຳໂຄງສ້າງການດູດຊຶມລັງສີເອັກສ໌ແບບຟູຣຽ (FT-EXAFS) ຂອງຂອບ Co K ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຈຸດສູງສຸດຫຼັກທີ່ 1.32 Å ເປັນຂອງເປືອກ Co-N/Co-C, ໃນຂະນະທີ່ເສັ້ນທາງການກະແຈກກະຈາຍຂອງໂລຫະ Co-Co ແມ່ນຢູ່ທີ່ 2.18 ສະເພາະໃນ Co-SAs Å ທີ່ພົບໃນ /NPs@NC-950 (ຮູບທີ 3d). ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ, ແຜນວາດຮູບຮ່າງການຫັນປ່ຽນຄື້ນ (WT) ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມເຂັ້ມສູງສຸດທີ່ 6.7 Å-1 ທີ່ຖືກກຳນົດໃຫ້ເປັນຂອງ Co-N/Co-C, ໃນຂະນະທີ່ມີພຽງແຕ່ Co-SAs/NPs@NC-950 ເທົ່ານັ້ນທີ່ສະແດງຄວາມເຂັ້ມສູງສຸດທີ່ຖືກກຳນົດໃຫ້ເປັນຂອງ 8.8. ຄວາມເຂັ້ມສູງສຸດອີກອັນໜຶ່ງແມ່ນຢູ່ທີ່ Å−1 ກັບພັນທະ Co–Co (ຮູບທີ 3e). ນອກຈາກນັ້ນ, ການວິເຄາະ EXAFS ທີ່ດຳເນີນໂດຍຜູ້ໃຫ້ເຊົ່າສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າທີ່ອຸນຫະພູມ pyrolysis 750, 850 ແລະ 950 °C, ຕົວເລກປະສານງານ Co-N ແມ່ນ 3.8, 3.2 ແລະ 2.3 ຕາມລຳດັບ, ແລະຕົວເລກປະສານງານ Co-C ແມ່ນ 0. 0.9 ແລະ 1.8 (ຮູບທີ 3f, S15 ແລະຕາຕະລາງ S1). ໂດຍສະເພາະ, ຜົນໄດ້ຮັບລ່າສຸດສາມາດສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການມີຢູ່ຂອງຫົວໜ່ວຍ CoN2C2 ທີ່ກະຈາຍຕົວຢູ່ໃນອະຕອມ ແລະ ອະນຸພາກນາໂນໃນ Co-SAs/NPs@NC-950. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ໃນ Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@NC-750, ມີພຽງແຕ່ຫົວໜ່ວຍ CoN3C ແລະ CoN4 ເທົ່ານັ້ນທີ່ມີຢູ່. ເຫັນໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນວ່າດ້ວຍອຸນຫະພູມ pyrolysis ທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ອະຕອມ N ໃນຫົວໜ່ວຍ CoN4 ຈະຖືກທົດແທນດ້ວຍອະຕອມ C ຄ່ອຍໆ, ແລະ ກ້ອນຫີນ cobalt CA ເພື່ອສ້າງອະນຸພາກນາໂນ.
ເງື່ອນໄຂປະຕິກິລິຍາທີ່ໄດ້ສຶກສາກ່ອນໜ້ານີ້ໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອສຶກສາຜົນກະທົບຂອງເງື່ອນໄຂການກະກຽມຕໍ່ຄຸນສົມບັດຂອງວັດສະດຸຕ່າງໆ (ຮູບ S16)17,49. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4 a, ກິດຈະກຳຂອງ Co-SAs/NPs@NC-950 ແມ່ນສູງກວ່າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍກ່ວາ Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@NC-750. ສິ່ງທີ່ໜ້າສັງເກດແມ່ນຕົວຢ່າງ Co ທັງສາມທີ່ກະກຽມສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບທີ່ດີກວ່າເມື່ອທຽບກັບຕົວເລັ່ງໂລຫະທີ່ມີຄ່າມາດຕະຖານທາງການຄ້າ (Pd/C ແລະ Pt/C). ນອກຈາກນັ້ນ, ຕົວຢ່າງ Zn-ZIF-8 ແລະ Zn-NC ບໍ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຕໍ່ການດີໄຮໂດຣເຈນຂອງກົດຟໍມິກ, ຊີ້ບອກວ່າອະນຸພາກ Zn ບໍ່ແມ່ນສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ແຕ່ຜົນກະທົບຂອງມັນຕໍ່ກິດຈະກຳແມ່ນບໍ່ສຳຄັນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ກິດຈະກຳຂອງ Co-SAs/NPs@NC-850 ແລະ Co-SAs/NPs@NC-750 ໄດ້ຜ່ານການໄພໂຣໄລຊິສຂັ້ນສອງທີ່ 950°C ເປັນເວລາ 1 ຊົ່ວໂມງ, ແຕ່ຕ່ຳກວ່າ Co-SAs/NPs@NC-750. @NC-950 (ຮູບ S17). ການວິເຄາະລັກສະນະໂຄງສ້າງຂອງວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການມີຢູ່ຂອງອະນຸພາກ Co ໃນຕົວຢ່າງທີ່ຖືກເຜົາໄໝ້ຄືນໃໝ່, ແຕ່ພື້ນທີ່ຜິວໜ້າຈຳເພາະຕ່ຳ ແລະ ການບໍ່ມີຄາບອນຄ້າຍຄືກຣາໄຟທ໌ ເຮັດໃຫ້ກິດຈະກຳຕ່ຳກວ່າເມື່ອທຽບກັບ Co-SAs/NPs@NC-950 (ຮູບ S18–S20). ກິດຈະກຳຂອງຕົວຢ່າງທີ່ມີປະລິມານຂອງສານຕັ້ງຕົ້ນ Co ທີ່ແຕກຕ່າງກັນກໍ່ໄດ້ຖືກປຽບທຽບ, ໂດຍມີກິດຈະກຳສູງສຸດທີ່ສະແດງຢູ່ທີ່ການເພີ່ມ 3.5 ໂມລ (ຕາຕະລາງ S6 ແລະ ຮູບ S21). ເຫັນໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນວ່າການສ້າງສູນກາງໂລຫະຕ່າງໆແມ່ນໄດ້ຮັບອິດທິພົນຈາກປະລິມານໄຮໂດຣເຈນໃນບັນຍາກາດເຜົາໄໝ້ ແລະ ເວລາເຜົາໄໝ້. ດັ່ງນັ້ນ, ວັດສະດຸ Co-SAs/NPs@NC-950 ອື່ນໆໄດ້ຖືກປະເມີນສຳລັບກິດຈະກຳການດີໄຮໂດຣເຈນຂອງກົດຟໍມິກ. ວັດສະດຸທັງໝົດສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງປະສິດທິພາບປານກາງຫາດີຫຼາຍ; ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ບໍ່ມີອັນໃດດີກ່ວາ Co-SAs/NPs@NC-950 (ຮູບ S22 ແລະ S23). ການວິເຄາະລັກສະນະໂຄງສ້າງຂອງວັດສະດຸສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ດ້ວຍເວລາ pyrolysis ທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ປະລິມານຂອງຕຳແໜ່ງ Co-N ໂມໂນອະຕອມຈະຄ່ອຍໆຫຼຸດລົງ ເນື່ອງຈາກການລວມຕົວຂອງອະຕອມໂລຫະເຂົ້າໄປໃນອະນຸພາກນາໂນ, ເຊິ່ງອະທິບາຍຄວາມແຕກຕ່າງຂອງກິດຈະກຳລະຫວ່າງຕົວຢ່າງທີ່ມີເວລາ pyrolysis 100-2000. ຄວາມແຕກຕ່າງ 0.5 ຊົ່ວໂມງ, 1 ຊົ່ວໂມງ, ແລະ 2 ຊົ່ວໂມງ (ຮູບ S24–S28 ແລະຕາຕະລາງ S7).
ກຣາຟຂອງປະລິມານອາຍແກັສທຽບກັບເວລາທີ່ໄດ້ຮັບໃນລະຫວ່າງການດູດໄຮໂດຣເຈນຂອງສ່ວນປະກອບນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟໂດຍໃຊ້ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາຕ່າງໆ. ເງື່ອນໄຂຂອງປະຕິກິລິຍາ: FA (10 mmol, 377 μl), ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ (30 mg), PC (6 ml), Tback: 110 °C, Tactical: 98 °C, 4 ສ່ວນ b Co-SAs/NPs@NC-950 (30 mg), ຕົວລະລາຍຕ່າງໆ. c ການປຽບທຽບອັດຕາການວິວັດທະນາການຂອງອາຍແກັສຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ບໍ່ເປັນເອກະພາບໃນຕົວລະລາຍອິນຊີທີ່ 85–110 °C. d ການທົດລອງຣີໄຊເຄີນ Co-SA/NPs@NC-950. ເງື່ອນໄຂຂອງປະຕິກິລິຍາ: FA (10 mmol, 377 µl), Co-SAs/NPs@NC-950 (30 mg), ຕົວລະລາຍ (6 ml), Tback: 110 °C, Tactical: 98 °C, ແຕ່ລະຮອບວຽນປະຕິກິລິຍາໃຊ້ເວລາໜຶ່ງຊົ່ວໂມງ. ແຖບຄວາມຜິດພາດສະແດງເຖິງຄ່າຜັນປ່ຽນມາດຕະຖານທີ່ຄິດໄລ່ຈາກການທົດສອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສາມຄັ້ງ.
ໂດຍທົ່ວໄປ, ປະສິດທິພາບຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ FA dehydrogenation ແມ່ນຂຶ້ນກັບເງື່ອນໄຂປະຕິກິລິຍາ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນຕົວລະລາຍທີ່ໃຊ້8,49. ເມື່ອໃຊ້ນໍ້າເປັນຕົວລະລາຍ, Co-SAs/NPs@NC-950 ສະແດງໃຫ້ເຫັນອັດຕາການປະຕິກິລິຍາເບື້ອງຕົ້ນສູງສຸດ, ແຕ່ການປິດການໃຊ້ງານເກີດຂຶ້ນ, ອາດຈະເປັນຍ້ອນໂປຣຕອນ ຫຼື H2O18 ຄອບຄອງບໍລິເວນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ. ການທົດສອບຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໃນຕົວລະລາຍອິນຊີເຊັ່ນ: 1,4-dioxane (DXA), n-butyl acetate (BAC), toluene (PhMe), triglyme ແລະ cyclohexanone (CYC) ຍັງບໍ່ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປັບປຸງໃດໆ, ແລະໃນ propylene carbonate (PC) ) (ຮູບທີ 4b ແລະຕາຕະລາງ S8). ເຊັ່ນດຽວກັນ, ສານເພີ່ມເຕີມເຊັ່ນ: triethylamine (NEt3) ຫຼື sodium formate (HCCONa) ບໍ່ມີຜົນກະທົບໃນທາງບວກຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ (ຮູບ S29). ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂປະຕິກິລິຍາທີ່ດີທີ່ສຸດ, ຜົນຜະລິດອາຍແກັສບັນລຸ 1403.8 mL g−1 h−1 (ຮູບ S30), ເຊິ່ງສູງກວ່າຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ Co ທັງໝົດທີ່ລາຍງານມາກ່ອນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ (ລວມທັງ SAC17, 23, 24). ໃນການທົດລອງຕ່າງໆ, ບໍ່ລວມເອົາປະຕິກິລິຍາໃນນໍ້າ ແລະ ດ້ວຍສານເຕີມແຕ່ງຮູບແບບ, ຄວາມສາມາດໃນການເລືອກເຟັ້ນສູງເຖິງ 99.96% ສຳລັບການດີໄຮໂດຣເຈນ ແລະ ການແຫ້ງແມ່ນໄດ້ຮັບ (ຕາຕະລາງ S9). ພະລັງງານການກະຕຸ້ນທີ່ຄິດໄລ່ໄດ້ແມ່ນ 88.4 kJ/mol, ເຊິ່ງສາມາດປຽບທຽບກັບພະລັງງານການກະຕຸ້ນຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະທີ່ມີຄ່າ (ຮູບ S31 ແລະ ຕາຕະລາງ S10).
ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ປຽບທຽບຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນຈຳນວນໜຶ່ງ ສຳລັບການດີໄຮໂດຣຈີເນຊັນຂອງກົດຟໍມິກພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂທີ່ຄ້າຍຄືກັນ (ຮູບທີ 4c, ຕາຕະລາງ S11 ແລະ S12). ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 3c, ອັດຕາການຜະລິດອາຍແກັສຂອງ Co-SAs/NPs@NC-950 ສູງກວ່າຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະພື້ນຖານທີ່ແຕກຕ່າງກັນທີ່ຮູ້ຈັກຫຼາຍທີ່ສຸດ ແລະສູງກວ່າຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະພື້ນຖານ 5% Pd/C ທາງການຄ້າ 15 ແລະ 15 ເທົ່າ ແລະ 5% Pd/C ຕາມລຳດັບ. % Pt/C ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ.
ລັກສະນະສຳຄັນຂອງການນຳໃຊ້ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ (de)hydrogenation ໃນຕົວຈິງແມ່ນຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງມັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ຊຸດການທົດລອງການຣີໄຊເຄີນໂດຍໃຊ້ Co-SAs/NPs@NC-950 ໄດ້ຖືກປະຕິບັດ. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4 d, ກິດຈະກຳເບື້ອງຕົ້ນ ແລະ ການເລືອກເຟັ້ນຂອງວັດສະດຸຍັງຄົງບໍ່ປ່ຽນແປງໃນໄລຍະຫ້າຮອບຕິດຕໍ່ກັນ (ເບິ່ງຕາຕະລາງ S13). ການທົດສອບໄລຍະຍາວໄດ້ດຳເນີນການ ແລະ ການຜະລິດອາຍແກັສເພີ່ມຂຶ້ນເປັນເສັ້ນຊື່ໃນໄລຍະ 72 ຊົ່ວໂມງ (ຮູບ S32). ປະລິມານໂຄບອລຂອງ Co-SA/NPs@NC-950 ທີ່ໃຊ້ແລ້ວແມ່ນ 2.5 wt%, ເຊິ່ງໃກ້ຄຽງກັບຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໃໝ່, ຊີ້ບອກວ່າບໍ່ມີການຊະລ້າງໂຄບອລຢ່າງຈະແຈ້ງ (ຕາຕະລາງ S14). ບໍ່ມີການປ່ຽນແປງສີ ຫຼື ການລວມຕົວຂອງອະນຸພາກໂລຫະຢ່າງຈະແຈ້ງກ່ອນ ແລະ ຫຼັງປະຕິກິລິຍາ (ຮູບ S33). AC-HAADF-STEM ແລະ EDS ຂອງວັດສະດຸທີ່ນຳໃຊ້ໃນການທົດລອງໄລຍະຍາວສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການຮັກສາ ແລະ ການກະຈາຍຕົວຂອງຈຸດກະຈາຍຕົວຂອງອະຕອມຢ່າງເປັນເອກະພາບ ແລະ ບໍ່ມີການປ່ຽນແປງໂຄງສ້າງທີ່ສຳຄັນ (ຮູບ S34 ແລະ S35). ຈຸດສູງສຸດລັກສະນະຂອງ Co0 ແລະ Co-N ຍັງຄົງມີຢູ່ໃນ XPS, ເຊິ່ງພິສູດໃຫ້ເຫັນເຖິງການຢູ່ຮ່ວມກັນຂອງ Co NPs ແລະສະຖານທີ່ໂລຫະແຕ່ລະແຫ່ງ, ເຊິ່ງຍັງຢືນຢັນຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ Co-SAs/NPs@NC-950 (ຮູບ S36).
ເພື່ອກຳນົດສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍທີ່ສຸດທີ່ຮັບຜິດຊອບຕໍ່ການດີໄຮໂດຣເຈນຂອງກົດຟໍມິກ, ວັດສະດຸທີ່ເລືອກທີ່ມີສູນກາງໂລຫະພຽງແຫ່ງດຽວ (CoN2C2) ຫຼື Co NP ໄດ້ຖືກກະກຽມໂດຍອີງໃສ່ການສຶກສາກ່ອນໜ້ານີ້17. ລຳດັບຂອງກິດຈະກຳການດີໄຮໂດຣເຈນຂອງກົດຟໍມິກທີ່ສັງເກດເຫັນພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂດຽວກັນແມ່ນ Co-SAs/NPs@NC-950 > Co SA > Co NP (ຕາຕະລາງ S15), ຊີ້ບອກວ່າສະຖານທີ່ CoN2C2 ທີ່ກະຈາຍຕົວຢູ່ໃນອະຕອມມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍກ່ວາ NPs. ຈັງວະປະຕິກິລິຍາສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າວິວັດທະນາການຂອງໄຮໂດຣເຈນປະຕິບັດຕາມຈັງວະປະຕິກິລິຍາລຳດັບທີໜຶ່ງ, ແຕ່ຄວາມຊັນຂອງເສັ້ນໂຄ້ງຫຼາຍໆເສັ້ນທີ່ປະລິມານໂຄບອລທີ່ແຕກຕ່າງກັນບໍ່ຄືກັນ, ຊີ້ບອກວ່າຈັງວະບໍ່ພຽງແຕ່ຂຶ້ນກັບກົດຟໍມິກເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງຂຶ້ນກັບສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ (ຮູບທີ 2). C37). ການສຶກສາຈັງວະຕື່ມອີກສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ, ເນື່ອງຈາກບໍ່ມີຈຸດສູງສຸດຂອງໂລຫະໂຄບອລໃນການວິເຄາະການກະຈາຍລັງສີເອັກສ໌, ລຳດັບຈັງວະຂອງປະຕິກິລິຍາໃນແງ່ຂອງປະລິມານໂຄບອລພົບວ່າເປັນ 1.02 ໃນລະດັບຕ່ຳກວ່າ (ໜ້ອຍກວ່າ 2.5%), ຊີ້ບອກເຖິງການແຈກຢາຍເກືອບເປັນເອກະພາບຂອງສູນກາງໂຄບອລໂມໂນອະຕອມ. ຫຼັກ. ສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ (ຮູບ S38 ແລະ S39). ເມື່ອປະລິມານຂອງອະນຸພາກ Co ບັນລຸ 2.7%, r ຈະເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງກະທັນຫັນ, ຊີ້ບອກວ່າອະນຸພາກນາໂນມີປະຕິກິລິຍາດີກັບອະຕອມແຕ່ລະອັນເພື່ອໃຫ້ໄດ້ກິດຈະກຳທີ່ສູງຂຶ້ນ. ເມື່ອປະລິມານຂອງອະນຸພາກ Co ເພີ່ມຂຶ້ນຕື່ມອີກ, ເສັ້ນໂຄ້ງຈະກາຍເປັນບໍ່ເປັນເສັ້ນຊື່, ເຊິ່ງກ່ຽວຂ້ອງກັບການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຈຳນວນອະນຸພາກນາໂນ ແລະ ການຫຼຸດລົງຂອງຕຳແໜ່ງໂມໂນອະຕອມ. ດັ່ງນັ້ນ, ປະສິດທິພາບການດີໄຮໂດຣຈີເນຊັນ LC ທີ່ດີຂຶ້ນຂອງ Co-SA/NPs@NC-950 ແມ່ນເກີດມາຈາກພຶດຕິກຳການຮ່ວມມືຂອງສະຖານທີ່ໂລຫະແຕ່ລະອັນ ແລະ ອະນຸພາກນາໂນ.
ການສຶກສາຢ່າງເລິກເຊິ່ງໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ການຫັນປ່ຽນຟູຣຽແບບກະຈາຍການສະທ້ອນໃນສະຖານທີ່ (ການຫັນປ່ຽນໃນສະຖານທີ່) ເພື່ອລະບຸຕົວກາງປະຕິກິລິຍາໃນຂະບວນການ. ຫຼັງຈາກໃຫ້ຄວາມຮ້ອນແກ່ຕົວຢ່າງໃຫ້ມີອຸນຫະພູມປະຕິກິລິຍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນຫຼັງຈາກເພີ່ມກົດຟໍມິກ, ຄວາມຖີ່ສອງຊຸດໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນ (ຮູບທີ 5a). ຈຸດສູງສຸດລັກສະນະສາມຢ່າງຂອງ HCOOH* ປະກົດຢູ່ທີ່ 1089, 1217 ແລະ 1790 cm-1, ເຊິ່ງຖືກຖືວ່າເປັນການສັ່ນສະເທືອນການຍືດ CH π (CH) ອອກຈາກລະນາບ, ການສັ່ນສະເທືອນການຍືດ CO ν (CO) ແລະ ການສັ່ນສະເທືອນການຍືດ C=O ν (C=O) 54, 55 ຕາມລຳດັບ. ຈຸດສູງສຸດອີກຊຸດໜຶ່ງຢູ່ທີ່ 1363 ແລະ 1592 cm-1 ສອດຄ່ອງກັບການສັ່ນສະເທືອນ OCO ທີ່ສົມມາດ νs(OCO) ແລະ ການສັ່ນສະເທືອນການຍືດ OCO ທີ່ບໍ່ສົມມາດ νas(OCO)33.56 HCOO* ຕາມລຳດັບ. ເມື່ອປະຕິກິລິຍາດຳເນີນໄປ, ຈຸດສູງສຸດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງຂອງ HCOOH* ແລະ HCOO* ຈະຄ່ອຍໆອ່ອນລົງ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ການເນົ່າເປື່ອຍຂອງກົດຟໍມິກກ່ຽວຂ້ອງກັບສາມຂັ້ນຕອນຫຼັກຄື: (I) ການດູດຊຶມກົດຟໍມິກຢູ່ບໍລິເວນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, (II) ການກຳຈັດ H ຜ່ານເສັ້ນທາງຟໍແມດ ຫຼື ຄາບອກຊີເລດ, ແລະ (III) ການລວມກັນຂອງສອງ H ທີ່ຖືກດູດຊຶມເພື່ອຜະລິດໄຮໂດຣເຈນ. HCOO* ແລະ COOH* ແມ່ນຕົວກາງທີ່ສຳຄັນໃນການກຳນົດເສັ້ນທາງຟໍແມດ ຫຼື ຄາບອກຊີເລດ, ຕາມລຳດັບ57. ໃນລະບົບກາຕາລິຕິກຂອງພວກເຮົາ, ມີພຽງແຕ່ຈຸດສູງສຸດ HCOO* ທີ່ມີລັກສະນະສະເພາະເທົ່ານັ້ນທີ່ປາກົດ, ຊີ້ບອກວ່າການເນົ່າເປື່ອຍຂອງກົດຟໍມິກເກີດຂຶ້ນຜ່ານເສັ້ນທາງຟໍມິກເທົ່ານັ້ນ58. ການສັງເກດທີ່ຄ້າຍຄືກັນນີ້ໄດ້ເຮັດຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ 78°C ແລະ 88°C (ຮູບ S40).
ສະເປັກຕຣຳ DRIFT ໃນສະຖານທີ່ຂອງການດີໄຮໂດຣຈີເນຊັນ HCOOH ໃນ Co-SAs/NPs@NC-950 ແລະ b Co SAs. ຄຳອະທິບາຍສະແດງເຖິງເວລາປະຕິກິລິຍາໃນສະຖານທີ່. c ການເຄື່ອນໄຫວຂອງປະລິມານອາຍແກັສທີ່ໄດ້ຮັບໂດຍໃຊ້ສານປະຕິກິລິຍາການຕິດສະຫຼາກໄອໂຊໂທບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. d ຂໍ້ມູນຜົນກະທົບຂອງໄອໂຊໂທບແບບຈິ້ງ.
ການທົດລອງ DRIFT ໃນສະຖານທີ່ທີ່ຄ້າຍຄືກັນນີ້ໄດ້ຖືກປະຕິບັດຢູ່ໃນວັດສະດຸທີ່ກ່ຽວຂ້ອງຄື Co NP ແລະ Co SA ເພື່ອສຶກສາຜົນກະທົບຮ່ວມກັນໃນ Co-SA/NPs@NC-950 (ຮູບທີ 5b ແລະ S41). ວັດສະດຸທັງສອງສະແດງໃຫ້ເຫັນແນວໂນ້ມທີ່ຄ້າຍຄືກັນ, ແຕ່ຈຸດສູງສຸດລັກສະນະຂອງ HCOOH* ແລະ HCOO* ມີການປ່ຽນແປງເລັກນ້ອຍ, ຊີ້ບອກວ່າການນຳສະເໜີ Co NPs ປ່ຽນແປງໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງສູນກາງໂມໂນອະຕອມ. ຈຸດສູງສຸດລັກສະນະ νas(OCO) ປາກົດຢູ່ໃນ Co-SAs/NPs@NC-950 ແລະ Co SA ແຕ່ບໍ່ແມ່ນໃນ Co NPs, ຊີ້ບອກຕື່ມອີກວ່າຕົວກາງທີ່ເກີດຂຶ້ນເມື່ອເພີ່ມກົດຟໍມິກແມ່ນກົດຟໍມິກໂມໂນເດນເຕດທີ່ຕັ້ງສາກກັບໜ້າດິນເກືອຮາບພຽງ. ແລະຖືກດູດຊຶມໃສ່ SA ເປັນບໍລິເວນທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ 59. ມັນເປັນສິ່ງທີ່ໜ້າສັງເກດວ່າການເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນການສັ່ນສະເທືອນຂອງຈຸດສູງສຸດລັກສະນະ π(CH) ແລະ ν(C = O) ໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນ, ເຊິ່ງເບິ່ງຄືວ່າຈະນຳໄປສູ່ການບິດເບືອນຂອງ HCOOH* ແລະອຳນວຍຄວາມສະດວກໃຫ້ແກ່ປະຕິກິລິຍາ. ດັ່ງນັ້ນ, ຈຸດສູງສຸດລັກສະນະຂອງ HCOOH* ແລະ HCOO* ໃນ Co-SAs/NPs@NC ເກືອບຈະຫາຍໄປຫຼັງຈາກປະຕິກິລິຍາ 2 ນາທີ, ເຊິ່ງໄວກ່ວາຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ monometallic (6 ນາທີ) ແລະ ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ອີງໃສ່ nanoparticle (12 ນາທີ). . ຜົນໄດ້ຮັບທັງໝົດເຫຼົ່ານີ້ຢືນຢັນວ່າການເສີມ nanoparticle ຊ່ວຍເພີ່ມການດູດຊຶມ ແລະ ການກະຕຸ້ນຂອງຕົວກາງ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ສະເໜີຂ້າງເທິງ.
ເພື່ອວິເຄາະເສັ້ນທາງປະຕິກິລິຍາຕື່ມອີກ ແລະ ກຳນົດຂັ້ນຕອນການກຳນົດອັດຕາ (RDS), ຜົນກະທົບຂອງ KIE ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນເວລາທີ່ມີ Co-SAs/NPs@NC-950. ໃນທີ່ນີ້, ໄອໂຊໂທບກົດຟໍມິກທີ່ແຕກຕ່າງກັນເຊັ່ນ HCOOH, HCOOD, DCOOH ແລະ DCOOD ຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການສຶກສາ KIE. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 5c, ອັດຕາການດີໄຮໂດຣເຈນຫຼຸດລົງຕາມລໍາດັບຕໍ່ໄປນີ້: HCOOH > HCOOD > DCOOH > DCOOD. ນອກຈາກນັ້ນ, ຄ່າທີ່ຄິດໄລ່ໄດ້ຂອງ KHCOOH/KHCOOD, KHCOOH/KDCOOH, KHCOOD/KDCOOD ແລະ KDCOOH/KDCOOD ແມ່ນ 1.14, 1.71, 2.16 ແລະ 1.44, ຕາມລໍາດັບ (ຮູບທີ 5d). ດັ່ງນັ້ນ, ການຕັດພັນທະບັດ CH ໃນ HCOO* ສະແດງຄ່າ kH/kD >1.5, ຊີ້ບອກເຖິງຜົນກະທົບທາງຈลນະວິທະຍາທີ່ສຳຄັນ 60,61, ແລະເບິ່ງຄືວ່າເປັນຕົວແທນຂອງ RDS ຂອງການດີໄຮໂດຣຈີເນຊັນ HCOOH ໃນ Co-SAs/NPs@NC-950.
ນອກຈາກນັ້ນ, ການຄິດໄລ່ DFT ໄດ້ຖືກປະຕິບັດເພື່ອເຂົ້າໃຈຜົນກະທົບຂອງອະນຸພາກນາໂນທີ່ມີສານປະສົມຕໍ່ກິດຈະກໍາພາຍໃນຂອງ Co-SA. ຮູບແບບ Co-SAs/NPs@NC ແລະ Co-SA ໄດ້ຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍອີງໃສ່ການທົດລອງທີ່ສະແດງ ແລະ ວຽກງານທີ່ຜ່ານມາ (ຮູບທີ 6a ແລະ S42)52,62. ຫຼັງຈາກການເພີ່ມປະສິດທິພາບທາງເລຂາຄະນິດ, ອະນຸພາກ Co6 ຂະໜາດນ້ອຍ (CoN2C2) ທີ່ມີຢູ່ຮ່ວມກັນກັບຫົວໜ່ວຍໂມໂນອະຕອມໄດ້ຖືກລະບຸ, ແລະ ຄວາມຍາວພັນທະບັດ Co-C ແລະ Co-N ໃນ Co-SA/NPs@NC ໄດ້ຖືກກຳນົດວ່າເປັນ 1.87 Å ແລະ 1.90 Å, ຕາມລຳດັບ. , ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບຜົນໄດ້ຮັບ XAFS. ຄວາມໜາແໜ້ນບາງສ່ວນຂອງສະຖານະທີ່ຄິດໄລ່ໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອະຕອມໂລຫະ Co ດ່ຽວ ແລະ ອະນຸພາກນາໂນປະສົມ (Co-SAs/NPs@NC) ສະແດງໃຫ້ເຫັນການປະສົມພັນທີ່ສູງກວ່າໃກ້ກັບລະດັບ Fermi ເມື່ອທຽບກັບ CoN2C2, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນໃຫ້ HCOOH. ການໂອນເອເລັກຕຣອນທີ່ຍ່ອຍສະຫຼາຍມີປະສິດທິພາບຫຼາຍກວ່າ (ຮູບທີ 6b ແລະ S43). ຈຸດສູນກາງ d-band ທີ່ສອດຄ້ອງກັນຂອງ Co-SAs/NPs@NC ແລະ Co-SA ໄດ້ຖືກຄິດໄລ່ວ່າເປັນ -0.67 eV ແລະ -0.80 eV, ຕາມລຳດັບ, ໃນນັ້ນການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງ Co-SAs/NPs@NC ແມ່ນ 0.13 eV, ເຊິ່ງປະກອບສ່ວນວ່າຫຼັງຈາກການນຳສະເໜີ NP, ການດູດຊຶມຂອງອະນຸພາກ HCOO* ໂດຍໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ດັດແປງຂອງ CoN2C2 ເກີດຂຶ້ນ. ຄວາມແຕກຕ່າງໃນຄວາມໜາແໜ້ນຂອງປະຈຸສະແດງໃຫ້ເຫັນກຸ່ມເອເລັກຕຣອນຂະໜາດໃຫຍ່ອ້ອມຮອບບລັອກ CoN2C2 ແລະອະນຸພາກນາໂນ, ຊີ້ບອກເຖິງການພົວພັນທີ່ເຂັ້ມແຂງລະຫວ່າງພວກມັນຍ້ອນການແລກປ່ຽນເອເລັກຕຣອນ. ລວມກັບການວິເຄາະປະຈຸ Bader, ພົບວ່າ Co ທີ່ກະຈາຍຕົວໃນອະຕອມສູນເສຍ 1.064e ໃນ Co-SA/NPs@NC ແລະ 0.796e ໃນ Co SA (ຮູບ S44). ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ຊີ້ບອກວ່າການລວມຕົວຂອງອະນຸພາກນາໂນນຳໄປສູ່ການຫຼຸດລົງຂອງເອເລັກຕຣອນຂອງສະຖານທີ່ Co, ເຊິ່ງສົ່ງຜົນໃຫ້ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄ່າ Cov, ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບຜົນໄດ້ຮັບ XPS (ຮູບທີ 6c). ລັກສະນະການພົວພັນ Co-O ຂອງການດູດຊຶມ HCOO ໃສ່ Co-SAs/NPs@NC ແລະ Co SA ໄດ້ຖືກວິເຄາະໂດຍການຄິດໄລ່ກຸ່ມ Hamiltonian ວົງໂຄຈອນທີ່ເປັນຜລຶກ (COHP)63. ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 6 d, ຄ່າລົບ ແລະ ຄ່າບວກຂອງ -COHP ສອດຄ່ອງກັບສະຖານະຕ້ານພັນທະ ແລະ ສະຖານະຜູກມັດ, ຕາມລຳດັບ. ຄວາມແຮງຂອງພັນທະຂອງ Co-O ທີ່ດູດຊຶມໂດຍ HCOO (Co-carbonyl O HCOO*) ໄດ້ຖືກປະເມີນໂດຍການລວມຄ່າ -COHP, ເຊິ່ງແມ່ນ 3.51 ແລະ 3.38 ສຳລັບ Co-SAs/NPs@NC ແລະ Co-SA, ຕາມລຳດັບ. ການດູດຊຶມ HCOOH ຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຄ້າຍຄືກັນ: ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄ່າປະສົມປະສານຂອງ -COHP ຫຼັງຈາກການເສີມອະນຸພາກນາໂນຊີ້ບອກເຖິງການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງພັນທະ Co-O, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສົ່ງເສີມການກະຕຸ້ນຂອງ HCOO ແລະ HCOOH (ຮູບ S45).
ໂຄງສ້າງຕາຂ່າຍຂອງ Co-SA/NPs@NC-950. b PDOS Co-SA/NP@NC-950 ແລະ Co SA. c ຮູບສາມມິຕິຂອງໜ້າຜິວໄອໂຊຂອງຄວາມແຕກຕ່າງໃນຄວາມໜາແໜ້ນຂອງປະຈຸຂອງການດູດຊຶມ HCOOH ເທິງ Co-SA/NPs@NC-950 ແລະ Co-SA. (d) pCOHP ຂອງພັນທະບັດ Co-O ທີ່ດູດຊຶມໂດຍ HCOO ເທິງ Co-SA/NPs@NC-950 (ຊ້າຍ) ແລະ Co-SA (ຂວາ). e ເສັ້ນທາງປະຕິກິລິຍາຂອງການດີໄຮໂດຣຈີເນຊັນ HCOOH ເທິງ Co-SA/NPs@NC-950 ແລະ Co-SA.
ເພື່ອເຂົ້າໃຈປະສິດທິພາບການດີໄຮໂດຣຈີເນຊັນທີ່ດີກວ່າຂອງ Co-SA/NPs@NC, ເສັ້ນທາງປະຕິກິລິຍາ ແລະ ພະລັງງານໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນ. ໂດຍສະເພາະ, ການດີໄຮໂດຣຈີເນຊັນ FA ກ່ຽວຂ້ອງກັບຫ້າຂັ້ນຕອນ, ລວມທັງການປ່ຽນ HCOOH ເປັນ HCOOH*, HCOOH* ເປັນ HCOO* + H*, HCOO* + H* ເປັນ 2H* + CO2*, 2H* + CO2* ເປັນ 2H* + CO2, ແລະ 2H* ໃນ H2 (ຮູບທີ 6e). ພະລັງງານການດູດຊຶມຂອງໂມເລກຸນກົດຟໍມິກເທິງໜ້າດິນຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາຜ່ານອົກຊີເຈນຄາບອກຊີລິກແມ່ນຕ່ຳກວ່າຜ່ານອົກຊີເຈນໄຮດຣອກຊິວ (ຮູບ S46 ແລະ S47). ຕໍ່ມາ, ເນື່ອງຈາກພະລັງງານຕ່ຳກວ່າ, ຕົວດູດຊຶມມັກຈະຜ່ານການຕັດພັນທະບັດ OH ເພື່ອສ້າງ HCOO* ແທນທີ່ຈະເປັນການຕັດພັນທະບັດ CH ເພື່ອສ້າງ COOH*. ໃນເວລາດຽວກັນ, HCOO* ໃຊ້ການດູດຊຶມ monodentate, ເຊິ່ງສົ່ງເສີມການແຕກພັນທະບັດ ແລະ ການສ້າງ CO2 ແລະ H2. ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນສອດຄ່ອງກັບການມີຈຸດສູງສຸດ νas(OCO3) ໃນສະຖານທີ່, ເຊິ່ງຊີ້ບອກຕື່ມອີກວ່າການເສື່ອມສະພາບຂອງ FA ເກີດຂຶ້ນຜ່ານເສັ້ນທາງການສ້າງຮູບແບບໃນການສຶກສາຂອງພວກເຮົາ. ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ຄວນສັງເກດວ່າອີງຕາມການວັດແທກ KIE, ການແຍກຕົວຂອງ CH ມີສິ່ງກີດຂວາງພະລັງງານປະຕິກິລິຍາສູງກວ່າຂັ້ນຕອນປະຕິກິລິຍາອື່ນໆ ແລະ ເປັນຕົວແທນຂອງ RDS. ສິ່ງກີດຂວາງພະລັງງານຂອງລະບົບຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ Co-SAs/NPs@NC ທີ່ດີທີ່ສຸດແມ່ນຕໍ່າກວ່າ Co-SA (1.2 eV) 0.86 eV, ເຊິ່ງປັບປຸງປະສິດທິພາບການດີໄຮໂດຣເຈນໂດຍລວມຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ໂດຍສະເພາະ, ການມີຢູ່ຂອງອະນຸພາກນາໂນຄວບຄຸມໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງສະຖານທີ່ຮ່ວມປະຕິກິລິຍາທີ່ກະຈາຍຕົວດ້ວຍອະຕອມ, ເຊິ່ງເສີມຂະຫຍາຍການດູດຊຶມ ແລະ ການກະຕຸ້ນຂອງຕົວກາງຕື່ມອີກ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງກີດຂວາງປະຕິກິລິຍາ ແລະ ສົ່ງເສີມການຜະລິດໄຮໂດຣເຈນ.
ສະຫຼຸບແລ້ວ, ພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນເປັນຄັ້ງທຳອິດວ່າປະສິດທິພາບການເລັ່ງປະຕິກິລິຍາຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາການຜະລິດໄຮໂດຣເຈນສາມາດປັບປຸງໄດ້ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໂດຍການໃຊ້ວັດສະດຸທີ່ມີສູນກາງໂລຫະໂມໂນໂລຫະທີ່ແຈກຢາຍສູງ ແລະ ອະນຸພາກຂະໜາດນ້ອຍ. ແນວຄວາມຄິດນີ້ໄດ້ຮັບການຢືນຢັນໂດຍການສັງເຄາະຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະອະຕອມດຽວທີ່ອີງໃສ່ໂຄໂບລທີ່ດັດແປງດ້ວຍອະນຸພາກຂະໜາດນ້ອຍ (Co-SAs/NPs@NC), ເຊັ່ນດຽວກັນກັບວັດສະດຸທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບສູນກາງໂລຫະດຽວເທົ່ານັ້ນ (CoN2C2) ຫຼື Co NPs. ວັດສະດຸທັງໝົດໄດ້ຖືກກະກຽມໂດຍວິທີການໄພໂຣໄລຊິສຂັ້ນຕອນດຽວແບບງ່າຍໆ. ການວິເຄາະໂຄງສ້າງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ດີທີ່ສຸດ (Co-SAs/NPs@NC-950) ປະກອບດ້ວຍຫົວໜ່ວຍ CoN2C2 ທີ່ກະຈາຍຕົວດ້ວຍອະຕອມ ແລະ ອະນຸພາກຂະໜາດນ້ອຍ (7-8 nm) ທີ່ເສີມດ້ວຍໄນໂຕຣເຈນ ແລະ ຄາບອນຄ້າຍຄືແກຣໄຟ. ມັນມີຜົນຜະລິດອາຍແກັສທີ່ດີເລີດສູງເຖິງ 1403.8 ml g-1 h-1 (H2:CO2 = 1.01:1), ການເລືອກ H2 ແລະ CO 99.96% ແລະ ສາມາດຮັກສາກິດຈະກຳຄົງທີ່ເປັນເວລາຫຼາຍມື້. ກິດຈະກຳຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍານີ້ເກີນກິດຈະກຳຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ Co SA ແລະ Pd/C ບາງຊະນິດ 4 ແລະ 15 ເທົ່າຕາມລຳດັບ. ການທົດລອງ DRIFT ໃນສະຖານທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ ເມື່ອທຽບກັບ Co-SA, Co-SAs/NPs@NC-950 ສະແດງໃຫ້ເຫັນການດູດຊຶມ monodentate ທີ່ເຂັ້ມແຂງກວ່າຂອງ HCOO*, ເຊິ່ງມີຄວາມສຳຄັນຕໍ່ເສັ້ນທາງການສ້າງຮູບແບບ, ແລະອະນຸພາກທີ່ມີສານເສີມສາມາດສົ່ງເສີມການກະຕຸ້ນ HCOO* ແລະການເລັ່ງ C-H. ການຕັດພັນທະບັດໄດ້ຖືກລະບຸວ່າເປັນ RDS. ການຄິດໄລ່ທາງທິດສະດີສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການເສີມ Co NP ເພີ່ມສູນກາງ d-band ຂອງອະຕອມ Co ດ່ຽວ 0.13 eV ຜ່ານການໂຕ້ຕອບ, ເສີມຂະຫຍາຍການດູດຊຶມຂອງຕົວກາງ HCOOH* ແລະ HCOO*, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຫຼຸດຜ່ອນອຸປະສັກປະຕິກິລິຍາຈາກ 1.20 eV ສຳລັບ Co SA ເປັນ 0 .86 eV. ລາວຮັບຜິດຊອບຕໍ່ປະສິດທິພາບທີ່ໂດດເດັ່ນ.
ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ, ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ໄດ້ໃຫ້ແນວຄວາມຄິດສຳລັບການອອກແບບຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະອະຕອມດ່ຽວແບບໃໝ່ ແລະ ສົ່ງເສີມຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບວິທີການປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາຜ່ານຜົນກະທົບຮ່ວມກັນຂອງສູນກາງໂລຫະທີ່ມີຂະໜາດແຕກຕ່າງກັນ. ພວກເຮົາເຊື່ອວ່າວິທີການນີ້ສາມາດຂະຫຍາຍໄປສູ່ລະບົບຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາອື່ນໆໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ.
Co(NO3)2 6H2O (AR, 99%), Zn(NO3)2 6H2O (AR, 99%), 2-methylimidazole (98%), methanol (99.5%), propylene carbonate (PC, 99%) ethanol (AR, 99.7%) ໄດ້ຊື້ມາຈາກ McLean, ປະເທດຈີນ. ກົດຟໍມິກ (HCOOH, 98%) ໄດ້ຊື້ມາຈາກ Rhawn, ປະເທດຈີນ. ສານປະຕິກິລິຍາທັງໝົດໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍກົງໂດຍບໍ່ມີການເຮັດໃຫ້ບໍລິສຸດເພີ່ມເຕີມ, ແລະນ້ໍາບໍລິສຸດພິເສດໄດ້ຖືກກະກຽມໂດຍໃຊ້ລະບົບເຮັດໃຫ້ບໍລິສຸດພິເສດ. Pt/C (ການໂຫຼດມວນສານ 5%) ແລະ Pd/C (ການໂຫຼດມວນສານ 5%) ໄດ້ຊື້ມາຈາກ Sigma-Aldrich.
ການສັງເຄາະຂອງ nanocrystals CoZn-ZIF ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍອີງໃສ່ວິທີການທີ່ຜ່ານມາດ້ວຍການດັດແປງບາງຢ່າງ23,64. ທຳອິດ, Zn(NO3)2·6H2O 30 mmol (8.925 g) ແລະ Co(NO3)2·6H2O 3.5 mmol (1.014 g) ໄດ້ຖືກປະສົມ ແລະ ລະລາຍໃນ 300 ml ຂອງ methanol. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, 120 mmol ຂອງ 2-methylimidazole (9.853 g) ໄດ້ຖືກລະລາຍໃນ 100 ml ຂອງ methanol ແລະ ເພີ່ມເຂົ້າໃນສານລະລາຍຂ້າງເທິງ. ສ່ວນປະສົມດັ່ງກ່າວໄດ້ຖືກຄົນຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງເປັນເວລາ 24 ຊົ່ວໂມງ. ສຸດທ້າຍ, ຜະລິດຕະພັນໄດ້ຖືກແຍກອອກໂດຍການປั่นແຍກທີ່ 6429 g ເປັນເວລາ 10 ນາທີ ແລະ ລ້າງໃຫ້ສະອາດດ້ວຍ methanol ສາມຄັ້ງ. ຜົງທີ່ໄດ້ຮັບໄດ້ຖືກຕາກແຫ້ງໃນສູນຍາກາດທີ່ 60°C ຄ້າງຄືນກ່ອນການນຳໃຊ້.
ເພື່ອສັງເຄາະ Co-SAs/NPs@NC-950, ຜົງ CoZn-ZIF ແຫ້ງໄດ້ຖືກ pyrolysis ທີ່ 950 °C ເປັນເວລາ 1 ຊົ່ວໂມງໃນກະແສອາຍແກັສ 6% H2 + 94% Ar, ດ້ວຍອັດຕາການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ 5 °C/ນາທີ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກເຮັດໃຫ້ເຢັນລົງໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງເພື່ອໃຫ້ໄດ້ Co-SA/NPs@NC-950. ສຳລັບ Co-SAs/NPs@NC-850 ຫຼື Co-SAs/NPs@NC-750, ອຸນຫະພູມ pyrolysis ໄດ້ຖືກປ່ຽນແປງເປັນ 850 ແລະ 750 °C, ຕາມລຳດັບ. ຕົວຢ່າງທີ່ກຽມໄວ້ສາມາດໃຊ້ໄດ້ໂດຍບໍ່ຕ້ອງຜ່ານຂະບວນການປຸງແຕ່ງຕື່ມອີກ, ເຊັ່ນ: ການກັດດ້ວຍກົດ.
ການວັດແທກ TEM (ກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກໂຕຣນສົ່ງຜ່ານ) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນກ້ອງຈຸລະທັດ Thermo Fisher Titan Themis 60-300 “cube” ທີ່ມີຕົວແກ້ໄຂຄວາມຜິດປົກກະຕິສຳລັບການຖ່າຍພາບ ແລະ ເລນສ້າງຮູບແບບໂພຣບ 300 kV. ການທົດລອງ HAADF-STEM ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດ FEI Titan G2 ແລະ FEI Titan Themis Z ທີ່ມີໂພຣບ ແລະ ຕົວແກ້ໄຂຮູບພາບ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບເຄື່ອງກວດຈັບສີ່ສ່ວນ DF4. ຮູບພາບການສ້າງແຜນທີ່ທາດ EDS ຍັງໄດ້ຮັບໃນກ້ອງຈຸລະທັດ FEI Titan Themis Z. ການວິເຄາະ XPS ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນເຄື່ອງວັດແທກໂຟໂຕເອເລັກໂຕຣນ X-ray (Thermo Fisher ຮຸ່ນ ESCALAB 250Xi). ສະເປກຕຣຳ XANES ແລະ EXAFS ຂອງ Co K-edge ໄດ້ຖືກເກັບກຳໂດຍໃຊ້ຕາຕະລາງ XAFS-500 (China Spectral Instruments Co., Ltd.). ປະລິມານ Co ໄດ້ຖືກກຳນົດໂດຍການວິເຄາະການດູດຊຶມປະລໍາມະນູ (AAS) (PinAAcle900T). ສະເປັກຕຣຳການຫັກເຫຂອງລັງສີເອັກສ໌ (XRD) ໄດ້ຖືກບັນທຶກໄວ້ໃນເຄື່ອງວັດແທກການຫັກເຫຂອງລັງສີເອັກສ໌ (Bruker, Bruker D8 Advance, ເຢຍລະມັນ). ໄອໂຊເທີມການດູດຊຶມໄນໂຕຣເຈນໄດ້ຮັບໂດຍໃຊ້ອຸປະກອນການດູດຊຶມທາງກາຍະພາບ (Micromeritics, ASAP2020, ອາເມລິກາ).
ປະຕິກິລິຍາການດີໄຮໂດຣເຈນໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນບັນຍາກາດອາກອນທີ່ມີອາກາດຖືກກຳຈັດອອກຕາມວິທີການມາດຕະຖານ Schlenk. ຖັງປະຕິກິລິຍາໄດ້ຖືກລະບາຍອອກ ແລະ ເຕີມອາກອນຄືນ 6 ຄັ້ງ. ເປີດແຫຼ່ງນ້ຳຂອງເຄື່ອງຄວບແໜ້ນ ແລະ ຕື່ມຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ (30 ມກ) ແລະ ຕົວລະລາຍ (6 ມລ). ໃຫ້ຄວາມຮ້ອນພາຊະນະໃຫ້ມີອຸນຫະພູມທີ່ຕ້ອງການໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງຄວບຄຸມອຸນຫະພູມ ແລະ ປ່ອຍໃຫ້ມັນດຸ່ນດ່ຽງເປັນເວລາ 30 ນາທີ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ກົດຟໍມິກ (10 ມລ, 377 μL) ໄດ້ຖືກເພີ່ມເຂົ້າໃນຖັງປະຕິກິລິຍາພາຍໃຕ້ອາກອນ. ໝຸນວາວບູເຣດສາມທາງເພື່ອເຮັດໃຫ້ເຄື່ອງປະຕິກອນຫຼຸດຄວາມກົດດັນ, ປິດມັນອີກຄັ້ງ, ແລະ ເລີ່ມວັດແທກປະລິມານຂອງອາຍແກັສທີ່ຜະລິດໂດຍໃຊ້ບູເຣດດ້ວຍມື (ຮູບ S16). ຫຼັງຈາກເວລາທີ່ຕ້ອງການເພື່ອໃຫ້ປະຕິກິລິຍາສຳເລັດ, ຕົວຢ່າງອາຍແກັສໄດ້ຖືກເກັບກຳສຳລັບການວິເຄາະ GC ໂດຍໃຊ້ເຂັມສັກຢາທີ່ປິດດ້ວຍອາຍແກັສທີ່ກຳຈັດອາກອນ.
ການທົດລອງການລອຍຕົວໃນສະຖານທີ່ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໃນເຄື່ອງວັດແທກ Fourier transform infrared (FTIR) (Thermo Fisher Scientific, Nicolet iS50) ທີ່ມີເຄື່ອງກວດຈັບ mercury cadmium telluride (MCT). ຜົງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໄດ້ຖືກວາງໄວ້ໃນຫ້ອງປະຕິກິລິຍາ (Harrick Scientific Products, Praying Mantis). ຫຼັງຈາກການປະຕິບັດຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາດ້ວຍກະແສ Ar (50 ml/ນາທີ) ທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງ, ຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກໃຫ້ຄວາມຮ້ອນເຖິງອຸນຫະພູມທີ່ກຳນົດ, ຈາກນັ້ນເຮັດໃຫ້ຟອງດ້ວຍ Ar (50 ml/ນາທີ) ໃນສານລະລາຍ HCOOH ແລະຖອກໃສ່ຫ້ອງປະຕິກິລິຍາໃນສະຖານທີ່. ສຳລັບປະຕິກິລິຍາ. ຮູບແບບຂະບວນການເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ບໍ່ເປັນເອກະພາບ. ສະເປກຕຣຳອິນຟາເຣດໄດ້ຖືກບັນທຶກໄວ້ໃນຊ່ວງເວລາຕັ້ງແຕ່ 3.0 ວິນາທີ ຫາ 1 ຊົ່ວໂມງ.
HCOOH, DCOOH, HCOOD ແລະ DCOOD ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນສານປະກອບໃນ propylene carbonate. ເງື່ອນໄຂທີ່ເຫຼືອສອດຄ່ອງກັບຂັ້ນຕອນການດີໄຮໂດຣເຈນຂອງ HCOOH.
ການຄິດໄລ່ຫຼັກການທຳອິດໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ຂອບທິດສະດີໜ້າທີ່ຄວາມໜາແໜ້ນພາຍໃນຊຸດການສ້າງແບບຈຳລອງ Vienna Ab initio (VASP 5.4.4) 65,66. ເຊວຊຸບເປີຢູນິຕີທີ່ມີໜ້າດິນກຣາຟີນ (5 × 5) ທີ່ມີຂະໜາດຕາມຂວາງປະມານ 12.5 Å ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຊັ້ນຮອງພື້ນສໍາລັບ CoN2C2 ແລະ CoN2C2-Co6. ໄລຍະຫ່າງສູນຍາກາດຫຼາຍກວ່າ 15 Å ໄດ້ຖືກເພີ່ມເຂົ້າເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການພົວພັນລະຫວ່າງຊັ້ນຮອງພື້ນທີ່ຢູ່ຕິດກັນ. ການພົວພັນລະຫວ່າງໄອອອນ ແລະ ເອເລັກຕຣອນໄດ້ຖືກອະທິບາຍໂດຍວິທີການຄື້ນຂະຫຍາຍທີ່ຄາດຄະເນໄວ້ (PAW) 65,67. ຟັງຊັນການປະມານເກຣດຽນທົ່ວໄປ Perdue-Burke-Ernzerhoff (PBE) ທີ່ສະເໜີໂດຍ Grimm ດ້ວຍການແກ້ໄຂ van der Waals 68,69 ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້. ເງື່ອນໄຂການລວມຕົວສໍາລັບພະລັງງານທັງໝົດ ແລະ ແຮງແມ່ນ 10−6 eV/ອະຕອມ ແລະ 0.01 eV/Å. ຈຸດຕັດພະລັງງານໄດ້ຖືກຕັ້ງໄວ້ທີ່ 600 eV ໂດຍໃຊ້ຕາຂ່າຍ Monkhorst-Pack 2 × 2 × 1 K-point. ພະລັງງານປອມທີ່ໃຊ້ໃນຮູບແບບນີ້ແມ່ນສ້າງຂຶ້ນຈາກການຕັ້ງຄ່າເອເລັກໂຕຣນິກເຂົ້າໄປໃນສະຖານະ C2s22p2, ສະຖານະ N2s22p3, ສະຖານະ Co3d74s2, ສະຖານະ H1s1, ແລະສະຖານະ O2s22p4. ພະລັງງານດູດຊຶມ ແລະ ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງຄວາມໜາແໜ້ນຂອງອີເລັກຕຣອນແມ່ນຄິດໄລ່ໂດຍການຫັກພະລັງງານຂອງໄລຍະອາຍແກັສ ແລະ ຊະນິດພື້ນຜິວອອກຈາກພະລັງງານຂອງລະບົບທີ່ດູດຊຶມຕາມຮູບແບບການດູດຊຶມ ຫຼື ອິນເຕີເຟດ70,71,72,73,74. ການແກ້ໄຂພະລັງງານເສລີ Gibbs ແມ່ນໃຊ້ເພື່ອປ່ຽນພະລັງງານ DFT ເປັນພະລັງງານເສລີ Gibbs ແລະ ຄຳນຶງເຖິງການປະກອບສ່ວນຂອງການສັ່ນສະເທືອນຕໍ່ entropy ແລະ ພະລັງງານຈຸດສູນ75. ວິທີການແຖບຍືດหยุ่นທີ່ກະຕຸ້ນຮູບພາບຂຶ້ນ (CI-NEB) ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຄົ້ນຫາສະຖານະການປ່ຽນແປງຂອງປະຕິກິລິຍາ76.
ຂໍ້ມູນທັງໝົດທີ່ໄດ້ຮັບ ແລະ ວິເຄາະໃນລະຫວ່າງການສຶກສານີ້ແມ່ນລວມຢູ່ໃນບົດຄວາມ ແລະ ເອກະສານເສີມ ຫຼື ສາມາດໃຊ້ໄດ້ຈາກຜູ້ຂຽນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງຕາມການຮ້ອງຂໍທີ່ສົມເຫດສົມຜົນ. ຂໍ້ມູນແຫຼ່ງຂໍ້ມູນແມ່ນສະໜອງໃຫ້ສຳລັບບົດຄວາມນີ້.
ລະຫັດທັງໝົດທີ່ໃຊ້ໃນການຈຳລອງທີ່ມາພ້ອມກັບບົດຄວາມນີ້ແມ່ນມີໃຫ້ຈາກຜູ້ຂຽນທີ່ສອດຄ້ອງກັນຕາມການຮ້ອງຂໍ.
Dutta, I. ແລະ ອື່ນໆ. ກົດຟໍມິກສະໜັບສະໜູນເສດຖະກິດຄາບອນຕ່ຳ. ຄຳວິເສດ. ວັດສະດຸພະລັງງານ. 12, 2103799 (2022).
Wei, D., Sang, R., Sponholz, P., Junge, H. ແລະ Beller, M. ການໄຮໂດຣເຈນເນຊັນຂອງຄາບອນໄດອອກໄຊດ໌ໄປເປັນກົດຟໍມິກທີ່ສາມາດປີ້ນກັບກັນໄດ້ໃນເວລາທີ່ມີໄລຊີນໂດຍໃຊ້ສະລັບສັບຊ້ອນ Mn-claw. Nat. Energy 7, 438–447 (2022).
Wei, D. ແລະ ອື່ນໆ. ສູ່ເສດຖະກິດໄຮໂດຣເຈນ: ການພັດທະນາຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນສຳລັບການເກັບຮັກສາໄຮໂດຣເຈນ ແລະ ເຄມີການປ່ອຍ. ACS Energy Letters. 7, 3734–3752 (2022).
Modisha PM, Ouma SNM, Garijirai R., Wasserscheid P. ແລະ Bessarabov D. ຄວາມຄາດຫວັງສຳລັບການເກັບຮັກສາໄຮໂດຣເຈນໂດຍໃຊ້ຕົວນຳໄຮໂດຣເຈນອິນຊີແຫຼວ. ເຊື້ອໄຟພະລັງງານ 33, 2778–2796 (2019).
Niermann, M., Timmerberg, S., Drunert, S. ແລະ Kaltschmitt, M. ຕົວນຳໄຮໂດຣເຈນອິນຊີແຫຼວ ແລະ ທາງເລືອກອື່ນສຳລັບການຂົນສົ່ງໄຮໂດຣເຈນທົດແທນສາກົນ. ອັບເດດ. ສະໜັບສະໜູນ. ພະລັງງານ. ເປີດ 135, 110171 (2021).
Preister P, Papp K ແລະ Wasserscheid P. ຕົວນຳໄຮໂດຣເຈນອິນຊີແຫຼວ (LOHC): ສູ່ເສດຖະກິດໄຮໂດຣເຈນທີ່ບໍ່ມີໄຮໂດຣເຈນ. ການນຳໃຊ້. ສານເຄມີ. ຊັບພະຍາກອນ. 50, 74–85 (2017).
Chen, Z. ແລະ ອື່ນໆ. ການພັດທະນາຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ palladium ທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ສຳລັບການດີໄຮໂດຣຈີເນຊັນຂອງກົດ formic. ລາຍການ AKS. 13, 4835–4841 (2023).
Sun, Q., Wang, N., Xu, Q. ແລະ Yu, J. ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາໂລຫະທີ່ຮອງຮັບໂດຍ Nanopore ສຳລັບການຜະລິດໄຮໂດຣເຈນທີ່ມີປະສິດທິພາບຈາກສານເຄມີເກັບຮັກສາໄຮໂດຣເຈນໃນໄລຍະແຫຼວ. ຄຳວິເສດ. ມັດທາຍ 32, 2001818 (2020).
Seraj, JJA, ແລະ ອື່ນໆ. ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ມີປະສິດທິພາບສຳລັບການດີໄຮໂດຣເຈນຂອງກົດຟໍມິກບໍລິສຸດ. Nat. communicate. 7, 11308 (2016).
Kar S., Rauch M., Leithus G., Ben-David Y. ແລະ Milstein D. ການດີໄຮໂດຣເຈນຢ່າງມີປະສິດທິພາບຂອງກົດຟໍມິກບໍລິສຸດໂດຍບໍ່ມີສານເພີ່ມເຕີມ. Nat. Gatar. 4, 193–201 (2021).
Li, S. ແລະ ອື່ນໆ. ຫຼັກການທີ່ງ່າຍດາຍ ແລະ ມີປະສິດທິພາບສຳລັບການອອກແບບທີ່ມີເຫດຜົນຂອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາການດີໄຮໂດຣເຈນຂອງກົດຟໍມິກທີ່ມີຄວາມແຕກຕ່າງກັນ. ຄຳວິເສດ. ມັດທາຍ 31, 1806781 (2019).
Liu, M. ແລະ ອື່ນໆ. ການເລັ່ງປະຕິກິລິຍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງເຕັກໂນໂລຊີການເກັບຮັກສາໄຮໂດຣເຈນໂດຍໃຊ້ຄາບອນໄດອອກໄຊທີ່ອີງໃສ່ກົດຟໍມິກ. ຄຳວິເສດ. ວັດສະດຸພະລັງງານ. 12, 2200817 (2022).