一項由西班牙生物化學與分子材料研究中心團隊完成的研究顯示，一種基于釩的分子化合物可通過不同組裝方式，切換其催化反應路徑，分別高效促進氧氣或氫氣的生成。該成果發表在《先進材料》雜志上。
研究團隊將一種釩簇與碳納米管結合，形成混合材料。團隊負責人瑪麗亞·希門尼斯-洛佩茲指出：“關鍵不在于金屬簇本身，而在于其周圍有機陽離子的排列方式。” 當材料與納米管物理混合時，被稱為TRIS的陽離子被鎖定在晶體結構中，促使反應通過特定氧化機制產生氧氣。而當材料以定向方式組裝時，同樣的陽離子被釋放并朝向表面，起到捕獲質子的作用，從而使系統轉變為高效的產氫催化劑。
電化學測試數據表明，在產氧構型下，該材料性能與商用銥催化劑相近;在產氫構型下，其效率接近鉑基準。希門尼斯-洛佩茲表示：“這項工作證實，催化開關是拓撲和微環境的，而不是成分的。” 這一發現為設計功能可調控的催化劑提供了新思路。
該研究不僅為綠色氫氣制備提供了一種潛在的非貴金屬催化材料，也展示了一種通過控制分子組裝方式編程催化劑功能的新范式。這或將為開發應用于能源轉換的先進材料開辟合理途徑。
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