?劉浩/吳明紅/張晉強Angew.:Fe1/NSOC高效電催化ORR 2023年10月2日 上午12:31 ? 頭條, 百家, 頂刊 ? 閱讀 55 高效的氧還原反應(ORR)電催化劑是一種重要的能量轉換和存儲器件,其中單原子催化劑(SACs)最為理想。然而,原子水平上對每個物種在錨定位點的功能作用的理解仍然不清楚,而且還沒有得到很好的闡明。 基于此,悉尼科技大學劉浩教授、上海大學吳明紅院士、多倫多大學張晉強博士等人報道了在原子分散的金屬中心附近具有硫和氧官能團的Fe單原子催化劑(Fe1/NSOC),用于高效的ORR。測試發(fā)現,Fe1/NSOC的半波電位為0.92 V,遠遠優(yōu)于商業(yè)Pt/C(0.88 eV)、N摻雜碳上的Fe單原子(Fe1/NC,0.89 V)和大多數報道的非貴金屬催化劑。 通過DFT計算,作者構建了三個不同位點的含硫和環(huán)氧基團的原子結構(FeN4S2O2-1、FeN4S2O2-2和FeN4S2O2-3)來研究它們的影響。FeN4S2O2-1和FeN4S2O2-2具有N-S和C-OC基團的結構都是穩(wěn)定的,而FeN4S2O2-3中的N-S和C-O-C傾向于轉化為N-S和SO-C基團。 三種不同構型的Fe1/NSOC與Fe1/NC的FeN4和Fe1/NSC的FeN4S2原子結構(*OH還原的最后一步)表現出相同的速率決定步驟,但Fe1/NSOC的極限勢壘要低得多,表明加入硫和環(huán)氧基可影響中心Fe單原子的電子結構,從而增強催化能力。 此外,FeN4S2O2-1的原子結構在三種Fe1/NSOC構型中釋放OH的能壘最低(FeN4S2O2-1為-0.79 eV,FeN4S2O2-2為-0.75 eV,FeN4S2O2-3為-0.66 eV),表明N-S、C-O-C和Fe活性中心的位置也影響ORR催化活性。 由于S/O原子的存在,FeN4S2O2-1中Fe中心的電荷密度比FeN4高得多,表明電子從Fe單原子轉移,導致Fe 3d軌道電子重新分布。活性Fe原子在FeN4S2O2-1和FeN4上不同的PDOS結果可能源于Fe軌道自旋態(tài)的改變,有效地促進了電荷輸運,增強了ORR過程。因此,Fe1/NSOC中S/O原子的存在促進了相應的催化性能。 Epoxy-rich Fe Single Atom Sites Boost Oxygen Reduction Electrocatalysis. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202308349. 原創(chuàng)文章,作者:Gloria,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/02/ba59851c7b/ 催化 贊 (0) 0 生成海報 相關推薦 ?昆明理工/港理工/北大AM:合理重構金屬-有機框架助力析氧電催化 2022年12月7日 ?松山湖實驗室Angew:沸石基隔膜抑制陰極活性材料溶解,獲得耐用水系鋅電池 2024年1月2日 ?東南沈寶龍Small:活性電子離域行為促進FeCoMoPB非晶納米板高效堿性水氧化 2022年11月4日 鄧德會/于良/黃瑞ACS Catalysis:水中原位生成表面羥基對硝基芳烴的加氫反應 2024年1月2日 孫宇杰/江德恩Nature子刊:銅銀催化劑電催化水還原與甲醛氧化雙重制氫 2023年10月12日 李映偉/房瑞琪Nature子刊:CuN4/CoN4@NC實現高效合成天然黃酮 2023年10月15日