SusChEM: Tunable Molecular Mimics for Electrocatalytic Hydrogen Production

SusChEM:用于电催化制氢的可调谐分子模拟物

基本信息

  • 批准号:
    1566106
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 42.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-09-01 至 2020-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this project funded by the Chemical Catalysis program of the Chemistry Division, Professor Yiying Wu of the Ohio State University is developing molecular catalysts for hydrogen production. Developing robust and non-precious metal catalysts as alternatives to expensive and rare platinum is critical for splitting water into its elements - hydrogen and oxygen - using the energy of the sun. Water splitting allows energy from the sun to be stored in chemical form. When these elements are recombined to form water, energy is released. To meet the challenge of splitting water efficiently, new benign synthetic methods are developed to form new catalysts based on earth abundant elements. The new catalysts are also useful in understanding and mimicking some biological enzymes. This project has societal impact on sustainable energy generation, storage, and chemical processes. The broader impact of this research comprises educational components, community outreach and engagement, along with undergraduate student mentorship. In conjunction with the Research Experiences to Enhance Learning efforts at OSU, one of the educational components is to create an authentic research experiment for the undergraduate Inorganic Chemistry Laboratory based on the synthesis and homogeneous electrocatalysis.This project focuses on new environmentally benign catalysts based on molecular and polymeric complexes of molybdenum sulfide (MoS2)- specifically mimicking the MoS2 edge sites for electrocatalytic hydrogen production. Various catalyst structures are being synthesized and examined. The catalytic mechanism is probed by combining experimental methods such as synchrotron X-ray absorption spectroscopy with computational efforts such as density functional theory (DFT) calculations. This systematic and synergistic synthetic and mechanistic study may shed light on the relationship between the structures of the molecular catalysts and their electrocatalytic activities. The mechanistic knowledge also provides insight into the functions of bulk MoS2 and biological enzymes.
在这个由化学部化学催化项目资助的项目中,俄亥俄州立大学的 Yiying Wu 教授正在开发用于制氢的分子催化剂。开发坚固的非贵金属催化剂作为昂贵和稀有铂的替代品对于利用太阳的能量将水分解成其元素(氢和氧)至关重要。水分解使得来自太阳的能量能够以化学形式储存。 当这些元素重新结合形成水时,就会释放能量。 为了应对有效分解水的挑战,开发了新的良性合成方法,以形成基于地球丰富元素的新型催化剂。新的催化剂对于理解和模拟一些生物酶也很有用。该项目对可持续能源生产、储存和化学过程具有社会影响。 这项研究的更广泛影响包括教育内容、社区外展和参与以及本科生指导。结合俄勒冈州立大学的“增强学习的研究经验”工作,教育内容之一是为本科生无机化学实验室创建一个基于合成和均相电催化的真实研究实验。该项目专注于基于分子的新型环境友好型催化剂。硫化钼 (MoS2) 的聚合物复合物 - 专门模仿用于电催化制氢的 MoS2 边缘位点。正在合成和研究各种催化剂结构。通过将同步加速器 X 射线吸收光谱等实验方法与密度泛函理论 (DFT) 计算等计算工作相结合,探讨了催化机制。这种系统、协同的合成和机理研究可能有助于阐明分子催化剂的结构与其电催化活性之间的关系。机械知识还提供了对散装 MoS2 和生物酶功能的深入了解。

项目成果

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