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电子构造与空间构型同步调控的双原子催化中间研究获停顿

2019-12-02 长春应用化学研究所
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  单原子M-N-C材料被认为是最有前景的非贵金属ORR催化剂,其活性中间被剖断为模仿生物卟啉中间的金属-氮配位构造,之前的研究任务注解,具有各类金属中间的M-N-C催化剂遵守Sabatier道理,个中正好M-O结合强度有助于催化性能的最大年夜化。今朝最优的Fe-N-C催化剂位于M-N-C火山型曲线右端,结合能过强,距顶点另有间隔。Fe(III)/Fe(II)氧化复原电位(Eredox)可作为有效的M-O结合能剖断目标,进步Eredox即减弱Fe-O结合能,推动Fe基催化剂性能向火山曲线顶端移动。

  基于此,中国迷信院长春应用化学研究所研究员邢巍、葛君杰结合武汉大年夜学传授陈成功与上海光源研究员姜政设计了FeCoN5双原子位点,水在该中间上自发解离生成新的FeCoN5OH稳定位点,可调控Fed-轨道能级,晋升FeEredox。结合DFT实际计算与原位X射线近边接收光谱(XANES)证明该新型活性位点上的Fe(III)/Fe(II)氧化复原电势取得进步,从而大年夜幅晋升ORR性能,促进Fe基催化向火山曲线顶端移动。实验证明FeCoN5-OH位点活性极高,其表示出约FeN4位点本征活性的20倍,在酸性电解质中具有绝后的ORR活性(Eonset = 1.02 VE1/2 = 0.86 V),这归因于量身定制的电子和空间几何构造。可以预期,OH-配体战略与簇状金属中间构造相结合,可以开辟具有更高ORR活性的更有效的催化剂,从而使代替Pt基催化剂真正可行。该发明为原子级调制活性位点的电子构造开辟了新的思路,对周全深刻懂得ORR电催化剂的双原子活性中间提出了新的看法。该文章发表于《美国化学会志》(J. Am. Chem. Soc.,2019, 141, 17763-17770)。

  文章链接 

非贵金属催化剂ORR火山曲线漫步:电子构造与空间构型同步调控的双原子催化中间

打印 义务编辑:叶瑞优
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