JACS-genehmigter Artikel! CIQTEK EPR trägt zu 27 hochrangigen Forschungspublikationen bei

Wir freuen uns, Ihnen mitteilen zu können, dass die CIQTEK EPR-Spektrometerprodukte   bisher zu 27  hochrangigen Forschungspublikationen beigetragen haben!

 

 

Eines der ausgewählten Ergebnisse 

 

Vanadiumkatalysierte Distickstoffreduktion zu Ammoniak über ein [V]=NNH ₂  -Zwischenprodukt.
Zeitschrift der American Chemical Society (2023)

Wenshuang Huang, Ling-Ya Peng, Jiayu Zhang, Chenrui Liu, Guoyong Song, Ji-Hu Su, Wei-Hai Fang, Ganglong Cui und Shaowei Hu

 

 

Abstrakt

 

Die Erdatmosphäre ist reich an N ₂  (78 %), aber die Aktivierung und Umwandlung von Stickstoff war aufgrund seiner chemischen Inertheit eine anspruchsvolle Aufgabe. Die Ammoniakindustrie nutzt Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen, um N ₂  und H ₂  auf der Oberfläche fester Katalysatoren  in NH _{3 umzuwandeln.} Unter Umgebungsbedingungen können bestimmte Mikroorganismen  über Fe(Mo/V)-basierte Stickstofffixierungsenzyme N ₂ binden und  in NH _{3 umwandeln.} Obwohl bei der Struktur und den Zwischenprodukten von Stickstofffixierungsenzymen große Fortschritte erzielt wurden, bleiben die Art der N ₂  -Bindung an das aktive Zentrum und der detaillierte Mechanismus der N ₂  -Reduktion ungewiss.

Verschiedene Studien zur Aktivierung von N ₂  mit Übergangsmetallkomplexen wurden durchgeführt, um den Reaktionsmechanismus besser zu verstehen und Katalysatoren für die Ammoniaksynthese unter milden Bedingungen zu entwickeln. Allerdings bleibt die katalytische Umwandlung von N ₂  zu NH ₃  durch Übergangsmetallkomplexe bislang eine Herausforderung. Trotz der entscheidenden Rolle von Vanadium bei der biologischen Stickstofffixierung gibt es nur wenige genau definierte Vanadiumkomplexe, die die Umwandlung von N ₂  in NH ₃ katalysieren können . Insbesondere die V(NxHy)-Zwischenprodukte, die aus den Protonen-/Elektronentransferreaktionen von ligiertem N ₂ entstehen  , sind noch unbekannt.

Hierin berichtet dieser Artikel über die durch einen Vanadiummetallkomplex katalysierte Reduktion von Stickstoff zu Ammoniak und die erste Isolierung und Charakterisierung eines neutralen Hydrazidkomplex-Zwischenprodukts ([V]=NNH ₂ ) aus einem stickstoffaktivierten System, wobei der zyklische Umwandlungsprozess durch simuliert wurde die Reduktion des protonierten Vanadium-Aminokomplexes ([V]-NH ₂ ) zu einer Distickstoffverbindung und Freisetzung von Ammoniak. Diese Ergebnisse liefern beispiellose Einblicke in den Mechanismus der N2 _-  Reduktion im Zusammenhang mit FeV-Stickstoff-fixierenden Enzymen, indem sie theoretische Berechnungen kombinieren, um die mögliche Umwandlung von Stickstoff in Ammoniak über den distalen Weg in diesem katalytischen System aufzuklären.

 

Die Gruppe von Prof. Dr. Shaowei Hu an der Beijing Normal University widmet sich der Entwicklung von Übergangsmetallkomplexen zur Aktivierung inerter kleiner Moleküle. Kürzlich haben wir in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Dr. Ganglong Cui über die durch Vanadium-Metallkomplexe katalysierte Reduktion von Stickstoff zu Ammoniak durch eine Kombination aus theoretischen Berechnungen und experimentellen Studien berichtet. Die Ergebnisse dieser Studie wurden im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht und Wenshang Huang (MS-Student) und Lingya Peng (Doktorand) waren die Co-Erstautoren dieser Arbeit und arbeiteten an den experimentellen und theoretischen Berechnungen , jeweils. Die Studie wurde auch stark von Prof. Dr. Weihai Fang von der Beijing Normal University, Prof. Dr. Guoyong Song von der Beijing Forestry University und Prof. Dr. Jihu Su von der University of Science and Technology of China unterstützt.

 

 

Synthese von Vanadiummetallkomplexkatalysatoren

 

 

Eine Reihe von Distickstoffkomplexen mit POCOP(2,6-( ^t Bu ₂ PO) ₂ -C ₆ H ₃ ) und PCP (2,6-( ^t Bu ₂ -PCH ₂ ) ₂ -C ₆ H ₃ ) Pinzettenliganden und Obwohl aromatische Sauerstoff-/Alkoxyliganden von Vanadium (3a-e) synthetisiert wurden, sind die Pinzettenkomplexe hochreaktiv bei der N2- _Reduktion  und -Umwandlung, während die Reduktionsreaktion unter Argonatmosphäre zur entsprechenden zweiwertigen Verbindung (4a-e) und der zweiwertigen Verbindung führt kann mit Stickstoff reagieren (hohe Reaktivität) und sich in den entsprechenden Distickstoffkomplex umwandeln. Der Einfluss des Systems Lösungsmittel, Katalysator, Protonenreagenz und Reduktionsmittel auf die katalytische Reduktionsreaktion wurde experimentell untersucht und es wurde festgestellt, dass unter bestimmten Bedingungen der Distickstoffkomplex 3b am aktivsten war und die Reduktionsumwandlung katalysieren konnte Stickstoff zu Ammoniak.

 

 

Komplex 3b kann durch Protonierungs- und Reduktionsreaktionen in den Acylhydrazidkomplex 5b ([V]=NNH _{2 ) umgewandelt werden.} Komplex 5b kann die Umwandlung von  ¹⁵ N ₂  zu  ¹⁵ NH ₃ vermitteln , was darauf hindeutet, dass es sich um ein mögliches katalytisches Zwischenprodukt handelt. Übergangsmetallhydrazidverbindungen (M=NNH ₂ ) gelten als Schlüsselintermediate in endseitigen Reaktionswegen oder gemischten (endseitigen/alternierenden) Reaktionswegen in biologischen, chemischen und elektrochemischen Stickstofffixierungsprozessen, jedoch bei der Isolierung neutraler Hydrazid-Zwischenprodukte aus katalytischen Stickstoffreduktionssystemen ist eine Herausforderung, und 5b ist der erste neutrale Hydrazidkomplex, der aus einem stickstoffaktivierten System isoliert wurde, und DFT-Berechnungen zeigen, dass er bis zu 59,1 kcal/mol freie NH-Bindungsdissoziationsenergie (BDFEN-H) aufweist. , was ein wichtiger Faktor für seine relativ stabile Existenz ist.

 

 

EPR

 

 

Das 9,4-GHz-Pulver-EPR-Spektrum, das bei 90 K für 5b erhalten wurde, zeigt das V(I = 7/2)-Zentrum, das durch anisotrope g- und A-Werte gekennzeichnet ist: gx = 1,995, gy = 1,992, gz = 1; Ax = 20 G, Ay = 25 G und Az = 133,7 G, was den dxy-Grundzustandsspinzustand anzeigt (Abbildung 5). Darüber hinaus werden die beiden äquivalenten 31P (I = 1/2) in den Flüssigkeits- und Pulver-EPR-Spektren auch mit einer annähernd isotropen Hyperfeinkopplung von 21,5 G aufgelöst. Mögliche Hyperfeinstrukturen anderer umgebender Kerne werden nicht aufgelöst. Diese Ergebnisse legen nahe, dass das PVP eine konische Struktur bildet, die mit der Kristallstruktur übereinstimmt.5b Die berechnete Spindichtekarte zeigt, dass die Spins hauptsächlich auf V verteilt sind (Abbildung S48), was mit den EPR-Ergebnissen übereinstimmt.

 

Mechanismus der Stickstofffixierungsreaktion von Verbindung 5b

 

 

Abschluss

 

Die Ergebnisse zeigen, dass Übergangsmetall-Vanadium-Komplexe mit POCOP und Aryloxy-Hilfsliganden aktive stickstoffhaltige Spezies (NHy) stabilisieren und die katalytische Umwandlung von N ₂  zu NH ₃ fördern können , was insbesondere für den Mechanismus der biologischen Stickstofffixierung mehr Perspektiven bietet der N2 _-  Reduktion im Zusammenhang mit FeV-Stickstofffixierungsenzymen und liefert neue Ideen für das Design effizienterer Ammoniaksynthesekatalysatoren.

 

 

Liste der mit Forschungspreisen ausgezeichneten Leistungen – CIQTEK EPR-Spektrometer beteiligt

 

1. Vanadiumkatalysierte Distickstoffreduktion zu Ammoniak über ein [V]=NNH ₂  -Zwischenprodukt. Zeitschrift der American Chemical Society  (2023)

 

2. Verständnis der elektrokokatalytischen Peroxymonosulfat-basierten Systeme mit BDD- oder DSA-Anoden: radikalisch versus nichtradikalisch dominierte Abbaumechanismen. Trenn- und Reinigungstechnik  (2023)

 

3. Synergistischer Effekt von interstitieller C-Dotierung und Sauerstofffehlstellen auf die Photoreaktivität von TiO ₂  -Nanofasern hinsichtlich der CO ₂  -Reduktion. Angewandte Katalyse B: Umwelt  (2022)

 

4. Dynamische aktive Stellen in NiFe-Oxyhydroxid bei der Dekoration von Au-Nanopartikeln für hocheffiziente MnO2-Melittin-Nanopartikel dienen als wirksame Antitumor-Immuntherapie, indem sie die systemische Immunantwort durch elektrochemische Wasseroxidation verstärken. Nanoenergie  (2022)

 

5. Aufbau von Cu1-Ti-Doppelstellen für eine hocheffiziente photokatalytische Wasserstoffentwicklung. Nanoenergie  (2022)

 

6. Ein durch Solarenergie wiederaufladbares biophotoelektrochemisches System basierend auf einer Kohlenstoffverfolgungsstrategie zur Verbesserung des Glukoseelektrometabolismus. Nanoenergie  (2022) 

 

7. Ein verbessertes eingebautes elektrisches Feld fördert die photokatalytische Wasserstoffleistung von Polymeren, die durch die Einführung einer B←N-Koordinationsbindung entstehen. Fortgeschrittene Wissenschaft  (2022) 

 

8. Ex-situ-EPR-Ansatz zur Untersuchung des elektrochemischen Verhaltens einer Arylbor-verknüpften konjugierten mikroporösen Polymerkathode. Zeitschrift für Chemieingenieurwesen  (2023)

 

9. Phosphor-Leerstellenregulierung und Grenzflächenkopplung der von Biotemplates abgeleiteten CoP@FeP2-Heterostruktur zur Steigerung der pseudokapazitiven Reaktionskinetik. Zeitschrift für Chemieingenieurwesen  (2022) 

 

10. MnO2-Melittin-Nanopartikel dienen als wirksame Antitumor-Immuntherapie, indem sie die systemische Immunantwort verstärken. Biomaterialien  (2022) 

 

11. Erzielung einer großen thermischen Hysterese in einem Mangan(II)-Komplex auf Anthracenbasis durch photoinduzierten Elektronentransfer.  Naturkommunikation  (2022) 

 

12. Rotlichtinduzierte hocheffiziente aerobe Oxidation von Organoborverbindungen unter Verwendung von Spinat als Photokatalysator. Grüne Chemie  (2022) 

 

13. Kristallfacetten- und Mikrostrukturtechnik in ZnO für die photokatalytische NO-Oxidation. Zeitschrift für Gefahrstoffe  (2022) 

 

14. Breitbandige, durch sichtbares Licht anregbare Phosphoreszenz bei Raumtemperatur über ortsisolierte Polymerfarbstoffaggregate. Fortschrittliche optische Materialien  (2022) 

 

15. Aufbau eines doppelwandigen Kohlenstoff-Nanorings. Nanoskalig  (2021) 

 

16. Design und Synthese eines mit schwarzem Phosphor und Quantenpunkten sensibilisierten inversen opalen TiO2-Photonenkristalls mit herausragenden photokatalytischen Aktivitäten. Angewandte Oberflächenwissenschaft  (2023) 

 

17. Erzeugung eines internen elektrischen Feldes in SnO2@ZnS-ZnSn(OH)6-Dual-Typ-II-Heteroübergängen für eine effiziente NO-Photooxidation. Science China Materials  (2022) 

 

18. Aufbau der mehrschichtigen Og-C3N4@ W18O49-Heterostruktur für die tiefgreifende photokatalytische Oxidation von NO. Trenn- und Reinigungstechnik  (2022) 

 

19. Singulett-Sauerstoff-dominierte elektrokatalytische Oxidationsbehandlung für hochsalzhaltiges Abwasser aus quartären Ammoniumverbindungen mit Ti/(RuxIry) O2-Anode. Umweltforschung  (2022) 

 

20. Untersuchung der Transformation und kapazitiven Leistung von Al-induzierten NiCoP-Nanoblättern als fortschrittliches Elektrodenmaterial für Superkondensatoren.  Oberflächen und Grenzflächen  (2022) 

 

21. Ein neuartiger nichtmetallisch interkalierter hochkristalliner g-C3N4-Photokatalysator für eine effizientere H2-Entwicklung. Internationale Zeitschrift für Wasserstoffenergie  (2022) 

 

22. Chemisches Grenzflächenverhalten und Leistung bei der Entfernung von Erdölkohlenwasserstoffen der durch einstufige Pyrolyse hergestellten Biokohle-Mineral-Verbundstoffe. Kolloide und Oberflächen A: Physikalisch-chemische und technische Aspekte  (2022) 

 

23. Photoaktive Anthracen-9, 10-dicarbonsäure zur Abstimmung der Photochromie in den Cd/Zn-Koordinationspolymeren. Anorganische Chemie  (2022) 

 

24. Große Verbesserung der Magnetisierung bei Raumtemperatur in einem kupferbasierten photoaktiven metallorganischen Gerüst. Anorganische Chemie  (2022) 

 

25. Photochromes Dy-Phosphonat, zusammengesetzt aus einem Pyridin-Derivat: Synthese, Struktur und lichtverstärkte Raumtemperatur-Phosphoreszenz. Kristallwachstum und Design  (2022) 

 

26. Vom schwachen zum starken Antiferromagnetismus: Abstimmung der magnetischen Eigenschaften eines einkernigen Fe3+-Komplexes durch Elektronentransfer-Photochromie. Kristallwachstum und Design  (2022) 

 

27. Vanadiumpentoxid-Nanoblätter mit zahlreichen Sauerstoffleerstellen als Hochleistungselektrode für Superkondensatoren.  Ionik  (2022) 

 

 

 

CIQTEK Elektronenparamagnetische Resonanzspektroskopie (EPR).

 

Die CIQTEK EPR (ESR)-Spektroskopie bietet eine zerstörungsfreie Analysemethode für den direkten Nachweis paramagnetischer Materialien. Es kann die Zusammensetzung, Struktur und Dynamik magnetischer Moleküle, Übergangsmetallionen, Seltenerdionen, Ionencluster, dotierter Materialien, defekter Materialien, freier Radikale, Metalloproteine ​​und anderer Substanzen mit ungepaarten Elektronen untersuchen und in situ und nicht bereitstellen -zerstörerische Informationen auf der mikroskopischen Skala von Elektronenspins, Orbitalen und Kernen. Es hat ein breites Anwendungsspektrum in den Bereichen Physik, Chemie, Biologie, Materialien, Industrie usw.