一项由西班牙生物化学与分子材料研究中心团队完成的研究显示，一种基于钒的分子化合物可通过不同组装方式，切换其催化反应路径，分别高效促进氧气或氢气的生成。该成果发表在《先进材料》杂志上。
研究团队将一种钒簇与碳纳米管结合，形成混合材料。团队负责人玛丽亚・希门尼斯-洛佩兹指出：“关键不在于金属簇本身，而在于其周围有机阳离子的排列方式。” 当材料与纳米管物理混合时，被称为TRIS的阳离子被锁定在晶体结构中，促使反应通过特定氧化机制产生氧气。而当材料以定向方式组装时，同样的阳离子被释放并朝向表面，起到捕获质子的作用，从而使系统转变为高效的产氢催化剂。
电化学测试数据表明，在产氧构型下，该材料性能与商用铱催化剂相近;在产氢构型下，其效率接近铂基准。希门尼斯-洛佩兹表示：“这项工作证实，催化开关是拓扑和微环境的，而不是成分的。” 这一发现为设计功能可调控的催化剂提供了新思路。
该研究不仅为绿色氢气制备提供了一种潜在的非贵金属催化材料，也展示了一种通过控制分子组装方式编程催化剂功能的新范式。这或将为开发应用于能源转换的先进材料开辟合理途径。
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