Gugus Kekosongan Oksigen yang Dapat Disesuaikan Meningkatkan Aktivitas Katalitik Nanorod CeO2 pada Sikloadisi CO2

Abstrak
Membangun katalis bebas halogen heterogen yang menampilkan CO2 dan epoksida yang diaktifkan secara efisien untuk sintesis karbonat siklik melalui rute ekonomis atom merupakan hal yang penting tetapi tetap menjadi tantangan besar. Dalam karya ini, kami mengembangkan strategi yang dibantu atmosfer untuk menyiapkan nanorod CeO2 mesopori dengan konsentrasi gugus kekosongan oksigen yang dapat disetel, yang meningkatkan kinerja sikloadisi CO2. Analisis fungsi distribusi pasangan (PDF) menjelaskan bahwa gugus kekosongan oksigen mengatur keseimbangan dinamis dari struktur multiskala CeO2 melalui mekanisme “kompresi-ekspansi” yang sinergis. Lebih jauh, konsentrasi tinggi gugus kekosongan oksigen membentuk situs pasangan Lewis frustrasi (FLP) yang melimpah, yang secara luar biasa meningkatkan adsorpsi dan aktivasi CO2 dengan epoksida. Dengan demikian, kinerja sikloadisi CO2 meningkat secara substansial. Hasil 95% karbonat siklik diperoleh ketika reaksi dilakukan dengan RNR-CeO2-H2 pada 110oC. Selain itu, sifat kinetik dan mekanisme katalitik sikloadisi CO2 pada situs FLP di RNR-CeO2-H2 diteliti berdasarkan perhitungan DRIFTS dan DFT in situ. Dengan demikian, penelitian ini memberikan wawasan baru ke dalam desain katalis berkinerja tinggi dengan situs FLP yang dapat disetel untuk aktivasi dan konversi CO2 yang efisien menjadi bahan kimia bernilai tambah dengan memodulasi konsentrasi gugus kekosongan oksigen.