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最新Angew.丨北大侯仰龍教授等人新成果
來源: 時間:2023-11-16 09:55:55 瀏覽:1464次

第一作者:Jing Zhang

通訊作者:侯仰龍教授、Jing Wang、Yufeng Zhao

通訊單位:北京大學、燕山大學、上海大學

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202314303


研究背景



具有金屬-氮-碳(M-N-C)構型的過渡金屬單原子電催化劑(SACs)在析氧反應(OER)中表現出巨大的潛力,在OER中,必須允許自旋依賴的電子沿著反應物(OH-/H2O,單重態(tài))和生成物(O2,三重態(tài))轉移。因此,調制M-N-C中的自旋構型來增強自旋敏感OER能量學是必要的,但還是一個重大的挑戰(zhàn)?;诖?,北京大學侯仰龍教授等人報道了通過在Fe-N-C結構中引入主族元素(Mg),引起了局域場畸變導致的中低自旋躍遷,并解析了OER活性增強的來源。


文章要點



1、研究發(fā)現,Mg的參與具有雙重影響:1)離子半徑的不匹配(rMg2+=7.2 ?,rFe2+=6.1 ?)導致局部晶體場畸變,使Fe dz2的能級升高,激發(fā)了IS到LS躍遷。由于LS態(tài)形成的鍵序較小,減輕了ΔG*O的作用;2)Mg位點對*OH和*OOH中間體表現出與Fe相似的鍵相互作用,導致它們具有雙位點吸附構型,有助于保持ΔG*OOH和ΔG*OH的親和力。

2、測試發(fā)現,所制備的Mg/Fe-N-C催化劑表現出優(yōu)異的OER性能,在電流密度為10 mA cm-2下過電位為224 mV,Tafel斜率為51.74 mV dec-1,優(yōu)于原子分散催化劑。此外,以Mg/Fe-N-C為陽極催化劑的組裝雙電極系統在10 mA cm-2下的電解電壓僅為1.542 V,具有優(yōu)異的OER活性,超過了商業(yè)基準催化劑,并優(yōu)于目前最先進的過渡金屬SACs。


圖文展示



 圖1. Mg/Fe-N-C的合成工藝及形貌表征

 

圖2.結構表征

 

圖3.電催化OER性能

 圖4. Pt/C‖Mg/F-N-C的催化性能

 

圖5. DFT計算

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12條評論
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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具?,F代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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