石墨烯负载N,S供体配体功能化Co(II)、Ni(II)、Cu(II)配合物作为氧还原反应电催化剂的研究

本文推荐了一种新型N,S供体配体功能化的过渡金属（Co/Ni/Cu）配合物，通过石墨烯（G）负载构建高效电催化剂，实现了碱性介质中72%的H2O2选择性生成（2e- ORR路径）。研究结合DFT计算与实验表征，为绿色合成过氧化氢提供了原子级精准的催化材料设计策略。

亮点

本研究首次报道了2-((苯硫基)甲基)吡啶(NS)配体与Co(II)/Ni(II)/Cu(II)形成的单核配合物在石墨烯载体上的ORR催化性能。通过晶体学分析和DFT优化，揭示了八面体构型金属活性中心对OOH*中间体的精准调控机制。

材料与方法

实验采用常规玻璃器皿，石墨烯购自AdNano公司。配体NS通过硫酚与2-(氯甲基)吡啶盐酸盐的碱催化偶联反应合成（产率95%），金属配合物[Co(NS)₂Cl₂]（1）、[Ni(NS)₂Cl₂]（2）、[Cu(NS)₂Cl₂]（3）通过元素分析、FT-IR、ESI-MS等技术表征。

结论

Cu(II)复合物G(3)展现出最优性能：0.80V起始电位下H₂O₂选择性达72%，且具有显著碱性稳定性。理论计算表明，金属d轨道与配体π*轨道的协同作用是其高活性的关键。

作者贡献声明

Kishore Ayanarappin主导实验与论文撰写；Vellaichamy Ganesan和Sabiah Shahulhameed负责课题设计与方法论指导；所有作者共同完成数据分析与成果验证。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本研究结果的利益冲突。

致谢

感谢DST-SERB基金（CRG/2022/004536）和本地测试平台的支持。