JACS：聚阳离子铁卟啉对O2和CO2还原的定向静电效应

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JACS：聚阳离子铁卟啉对O2和CO2还原的定向静电效应
下一代能源技术需要改进的方法来快速有效地将化学能转化为电能。一种是在分子催化剂中加入原子定位的静电基序，以稳定高能带电中间体。例如含有四个阳离子o-N，N，N-三甲基苯胺基（o-[N(CH3)3]+）的铁卟啉最近被用于催化复杂的多步骤O2和CO2还原反应（ORR和CO2RR），反应速率快，过电位低。
其部分原因是原子定位的o-[N(CH3)3]+基团与结合底物之间的特定电荷相互作用。然而，由于单邻位取代模式的性质，这种金属卟啉有四种可能的阿托品，因此有四种独特的静电环境。
近日，美国耶鲁大学James M. Mayer（通讯作者）等人报道了四个单独的atropisomers中的每一个都以快的速率和低的过电位催化ORR和CO2RR。
JACS：聚阳离子铁卟啉对O2和CO2还原的定向静电效应
最大周转频率（TOF）在各向同性异构体之间变化，ORR为60倍，CO2RR为5倍。对于ORR，αβαβ异构体最快且具有最高的过电位，而对于CO2RR，αβ异构体最快且具有最高的过电位。
JACS：聚阳离子铁卟啉对O2和CO2还原的定向静电效应
电荷定位的作用是复杂的，可以影响一个以上的步骤，如二氧化碳（CO2）结合。这些数据提供了原子定位电荷的第一种观点，并强调了高电荷密度（而不是取向）对多步骤分子电化学转化的热力学和动力学的重要性。
JACS：聚阳离子铁卟啉对O2和CO2还原的定向静电效应
Oriented Electrostatic Effects on O2 and CO2 Reduction by a Polycationic Iron Porphyrin. J. Am. Chem. Soc., 2021, DOI: 10.1021/jacs.1c03132.
https://doi.org/10.1021/jacs.1c03132.

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