【VASP计算】Nat. Commun.:CoPc-S-COF高效稳定电催化制H2O2 2024年2月19日 下午4:24 • 计算 • 阅读 77 由于过氧化氢(H2O2)易分解,实现稳定的工业级H2O2电制取仍面临很大的挑战。基于此,北京科技大学姜建壮教授和王康教授等人报道了以六氟眼青色素钴(II)与1, 2, 4, 5-苯四硫醇为原料,制备了一种基于二硫胺的二维酞菁钴(CoPc)共价有机骨架(COF),即CoPc-S-COF。测试发现,CoPc-S-COF具有良好的电催化产H2O2性能,H2O2选择性超过95%,在125 mA cm-2的高电流密度下,在约0.67 V作用下,在流动电池中运行20 h,稳定的H2O2产率为0.48 wt%,是已报道的最好的H2O2合成COFs电催化剂。 VASP解读 通过DFT计算,作者研究了CoPc-O-COF和CoPc-S-COF的电子结构。首先计算O2在Co、N、O、S和F这两种COFs的不同原子上的吸附能(ΔGads),探索H2O2生成的活性位点。由于S原子的给电子作用,CoPc-S-COF中包括Co位点周围的CoPc部分的电子密度高于CoPc-O-COF,有利于Co活性位点和中间体之间的电荷转移,从而增强了2e– ORR的催化活性。在电子从S/O原子向中心Co原子转移的过程中,共轭链上原子电荷的变化呈S↑-Ca↓-Cb↑-Cc↓-Cd↑-(NCo)↓的波动方式,在两种COFs中沿π电子转移路径表现出交替极化效应。 此外,计算投影态密度(pDOS)揭示,对比CoPc-O-COF的d带中心位置,CoPc-S-COF的d带中心位置较低,说明CoPc-S-COF中Co中心周围有较大密度的活性电子参与了电化学ORR反应,由于S原子的给电子作用,CoPc-S-COF具有较高的催化活性。对比CoPc-O-COF,CoPc-S-COF的OOH*到H2O2的转化能垒较低,说明前者的2e– ORR活性高于后者,而CoPc-S-COF的H2O2到OH–的转化能垒高于CoPc-O-COF,表明CoPc-S-COF分解成CoPc-O-COF的H2O2活性降低,因此CoPc-S-COF电催化生成H2O2更稳定。 Dithiine-linked metalphthalocyanine framework with undulated layers for highly efficient and stable H2O2 electroproduction. Nat. Commun., 2024, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-44899-8. 原创文章,作者:计算搬砖工程师,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2024/02/19/4280f2a9fe/ 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 PRL导读-2024年132卷02期 2024年1月30日 【纯计算】Results in Physics:超薄TiO2量子点的电子和气敏特性 2023年10月10日 【DFT+实验】华南师大刘江,兰亚乾教授团队Nature Synthesis:多团簇组装体低选择性CO2光还原产物的串联升值 2024年1月15日 计算文献速递:Nature Catalysis、EES、JACS、Chem、EnSM、Nat. Commun.等! 2023年10月4日 武汉大学方国家/柯维俊,最新Nature! 2023年11月10日 二维材料的各向异性传热特性综述 2024年1月24日