楼雄文Angew:表面暴露Ni单原子用于高效电催化析氧 2022年9月26日 上午4:11 • 顶刊 • 阅读 15 本文报道一种简便的化学气相沉积策略,用于合成Ni单原子装饰的空心S/N掺杂足球状碳球(NiSAs@S/NFCS)。 南洋理工大学楼雄文等人报道一种简便的化学气相沉积策略,用于合成Ni单原子装饰的空心S/N掺杂足球状碳球(NiSAs@S/NFCS)。具体来说,CdS@3-氨基苯酚/甲醛被碳化成S/N-FCS。气体迁移的Ni物种同时锚定在S/N-FCS表面,产生NiSAs@S/NFCS。所获得的催化剂在碱性析氧反应(OER)中表现出优异的性能,10mAcm-2时过电位仅为249mV,Tafel斜率为56.5mVdec-1,长达166h超长稳定性。 DFT计算NiSAs@S/N-FCS催化剂中掺杂S原子在促进OER性能中的作用。S原子可以在石墨烯捕获的NiN4位点(表示为G-NiN4)周围的扶手椅(AC)或之字形(ZZ)位点上选择性地修饰。对于ACG-Ni6N4-SC,OOH*解离过程是速率决定步骤(RDS),需要克服2.00eV的最高反应能垒。然而,对于G-NiN4、ZZG-NiN4-CS、ZZG-NiN4-SC、ACG-NiN4-CS和ACG-NiN4-SC,*O中间体的形成是RDS,需要克服2.19、1.95、1.93、1.91和1.81eV的能垒。 此外,考虑石墨烯基面上S原子功能化的G-NiN4模型。最稳定的G-NiN4-S1模型需要2.71eV的RDS能垒才能形成*OOH中间体,明显不如在边缘改性的催化剂。这些发现表明,由于RDS能垒最低,ACG-NiN4-SC有利于OER的热力学过程。 此外,模拟的Barde电荷表明AC边缘模型(ACG-NiN4-CS和ACG-NiN4-SC)比ZZ边缘模型(ZZG-NiN4-CandZZG-NiN4-SC)和无SG-NiN4模型具有更多的正电荷。ACG-NiN4-SC模型中的Ni原子具有+0.858e的正电荷,大于ACG-NiN4-CS的正电荷(+0.851e)。 这些发现表明,Ni位点的正电荷越多,可以加强中间体的吸附,从而促进OER过程。进一步对ACG-NiN4-SC、ZZG-NiN4-SC和G-NiN4中单Ni位点上的*O中间体进行电荷密度差异分析。ACG-NiN4-SC模型的顶视图和侧视图显示出更大的从Ni到O原子的电荷转移(0.595e),大于ZZG-NiN4-SC(0.574e)和G-NiN4(0.569e),表明Ni和O原子之间的强电子相互作用。 YafeiZhao,XueFengLu etal. Surface-Exposed Single-Ni Atoms with Potential-Driven Dynamic Behaviors for Highly Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution. Angew.Chem.Int.Ed.2022, e202212542 https://doi.org/10.1002/anie.202212542 原创文章,作者:华算老司机,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2022/09/26/2bfd871f5e/ Angew.催化楼雄文 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 浙工大Appl. Catal. B:在双功能氮掺杂碳涂层镍钼氮化物纳米线阵列上电催化制氢耦合甘油选择性氧化产甲酸 2023年10月14日 JACS: Mn掺杂调控钙钛矿纳米板自旋极化,增强光催化CO2还原 2022年8月31日 AM: 不锈钢纤维布生长的致密硅纳米线作为锂离子电池负极 2023年10月15日 【苏成勇JACS】动态隔层配体插入,构筑单晶多元MOFs催化剂 2023年11月24日 锂电又发Nature,哈佛大学攻克锂枝晶难题! 2023年11月4日 清华大学周树云教授,魔角石墨烯重磅Nature Materials! 2024年4月25日