Modulasi Keadaan Spin Spesifik Lokasi dalam Oksida Spinel untuk Peningkatan Oksidasi Nonradikal

Abstrak
Spinel oksida memiliki potensi luar biasa untuk mendorong proses oksidasi tingkat lanjut, namun mekanisme yang mendasari untuk memaksimalkan aktivitasnya masih belum jelas. Dalam studi ini, kami memanfaatkan interaksi situs tetrahedral dan oktahedral dalam MnxCo3-xO4 untuk memodulasi keadaan spin, khususnya penyelarasan spin dan momen spin, sehingga meningkatkan aktivasi periodat (PI) dan kinerja katalitik dalam degradasi kontaminan. Melalui analisis gabungan eksperimental dan teori fungsi kerapatan (DFT), kami menjelaskan peran penyelarasan spin pada situs tetrahedral dan oktahedral sinergis dalam memfasilitasi interaksi pertukaran spin kuantum (QSEI) dengan saluran spin elektronik yang efisien untuk transfer muatan. Sementara itu, konfigurasi spin tinggi yang direkayasa dalam CoMn2O4 meningkatkan pusat pita-d, mendukung pembentukan kompleks permukaan PI* yang stabil dan mempercepat desorpsi penentu laju IO3- dengan nilai -ICOHP yang lebih rendah selama degradasi katalitik ciprofloxacin. Hasilnya, keadaan spin CoMn2O4 yang disetel dengan baik menghasilkan kinetika reaksi keseluruhan yang lebih baik, dengan peningkatan 2,5 kali lipat dibandingkan dengan MnCo2O4 dan peningkatan hingga 22 kali lipat dibandingkan dengan katalis yang hanya aktif secara oktahedral. Modulasi khusus lokasi seperti itu telah ditemukan berlaku untuk oksida spinel lainnya, yang mencerahkan struktur elektronik yang disetel dengan baik untuk memaksimalkan kinerja katalitik.