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Jul 24, 2023

Porfirina de cobalto (II) com imidazol amarrado para redução eficiente de oxigênio e eletrocatálise de evolução

16 de fevereiro de 2023 Este artigo foi revisado de acordo com o processo editorial e as políticas da Science X. Os editores destacaram os seguintes atributos, garantindo a credibilidade do conteúdo:

16 de fevereiro de 2023

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pela Academia Chinesa de Ciências

As reações eletrocatalíticas de redução e evolução de oxigênio ocorrem em várias células de combustível, baterias de metal-ar e em dispositivos de divisão de água. O uso em larga escala de metais nobres e seus complexos nas indústrias é limitado pela sua baixa abundância e alto custo.

Recentemente, vários complexos de metais de transição de primeira linha foram identificados como eletrocatalisadores ativos para a reação de redução de oxigênio (ORR) e reação de evolução de oxigênio (REA). No entanto, apenas alguns catalisadores são eficientes tanto para ORR quanto para REA sob condições idênticas, o que é crucial para uso em baterias recarregáveis ​​de metal-ar.

As coporfirinas têm sido amplamente estudadas como catalisadores para a redução de O2. Além da ORR, as Coporfirinas demonstraram ser eletrocatalisadores eficientes para REA. Apesar dessas conquistas, no entanto, ainda é necessário desenvolver coporfirinas com alta atividade e estabilidade tanto para a redução eletrocatalítica de oxigênio quanto para reações de evolução nas mesmas condições.

Recentemente, Rui Cao e Weiqiang Zhang da Shaanxi Normal University, Shunichi Fukuzumi e Wonwoo Nam da Ewha Womans University e outros publicaram uma carta intitulada "Uma porfirina de cobalto (II) com um imidazol amarrado para redução eficiente de oxigênio e eletrocatálise de evolução" no Journal of Energy Química.

Nas citocromo c oxidases (CcOs), as porfirinas de Fe com um grupo axial histidina imidazol catalisam a redução seletiva de O2 em água. O grupo imidazol axial pode aumentar a densidade eletrônica do Fe e, assim, melhorar a ligação e ativação do O2 no centro do Fe através de um "efeito push" eletrônico.

Inspirados pela natureza, os autores relatam Co porfirina 1 com um grupo imidazol anexado à estrutura da porfirina para ligação Co axial como um eletrocatalisador bifuncional ativo para redução de oxigênio e reações de evolução. Além disso, 1 foi usado como catalisador em eletrodos de ar para baterias de Zn-ar. A bateria Zn-ar resultante exibiu desempenho comparável às baterias fabricadas com materiais comerciais Pt/C e Ir/C.

Este trabalho é significativo, pois destaca o importante papel dos ligantes axiais no aumento de ORR e REA e mostra as aplicações potenciais de catalisadores moleculares em tecnologias de conversão e armazenamento de energia baseadas em eletrocatálise.

Mais Informações: Xialiang Li et al, Uma porfirina de cobalto (II) com um imidazol amarrado para redução eficiente de oxigênio e eletrocatálise de evolução, Journal of Energy Chemistry (2022). DOI: 10.1016/j.jechem.2022.10.010

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências