以MN4为基团,石墨为载体的单原子催化剂(M-N-C)在氧还原反应(ORR)中具有广阔的应用前景。然而,由于M-N-C催化剂对氧物种的吸附能不够理想,其性能仍远不如人意。
基于此,深圳大学任祥忠教授(通讯作者)等人以Fe-N-C单原子催化剂为模型,报道了相邻RuN4位点的协同效应,以优化催化剂的电子构型并提高ORR活性。
理论模拟和物理表征表明,RuN4位点的引入可以改变Fe中心的d带电子能量,削弱Fe-O键的结合亲和力,从而导致ORR中间体在Fe位点的吸附能降低,使FeN4/RuN4催化剂表现出较高的ORR催化活性。
为了揭示FeN4/RuN4催化剂优异催化活性的内在机理,作者进行了DFT计算。建立了Fe和Ru同时嵌入石墨烯中的三种模型,图a比图b和图c中的模型在热力学上更稳定,因此选择其作为催化剂模型。
进一步探索了金属中心的电子结构,与FeN4相比,FeN4/RuN4中Fe原子的电荷密度降低,表明ORR中间体在FeN4/RuN4表面的吸附较弱。投影态密度(PDOS)图表明,与FeN4相比,FeN4/RuN4具有较低的d带中心,表明ORR中间体的吸附能减弱,与电荷密度差分图分析结果一致
众所周知,FeN4位于火山图的左侧,过强的Fe-O结合强度限制了其ORR活性。因此,相邻的RuN4位点将作为调节器来调节FeN4的能级并提高其催化活性。
本文计算了FeN4和FeN4/RuN4上ORR的吉布斯自由能变化,在FeN4上对氧物种的强吸附限制了*OH的质子化过程,从而导致了较差的ORR活性,而OH*的弱吸附能导致FeN4/RuN4上的解吸步骤更容易。此外,FeN4/RuN4表现出比FeN4更低的过电位,表明其ORR活性比FeN4催化剂更高。
Engineering Energy Level of FeN4 Sites via Dual-Atom Site Construction Toward Efficient Oxygen Reduction. Small, 2022, DOI: 10.1002/smll.202205283.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202205283.
-
MD13 是一种巨噬细胞迁移抑制因子 (MIF) 导向的 PROTAC,Ki 值为 71 nM。MD13 可用于癌症研究_CAS:2758431-97-7
2024-02-23
-
4-羟基酞嗪-1-羧酸_CAS:3260-44-4
2024-02-23
-
各种棱角及反射镜抛光用99%高纯氧化锆粉末
2024-02-23
-
(2-(4-(叔-丁氧基羰基)哌嗪-1-基)吡啶-4-基)硼酸_CAS:1003043-73-9
2024-02-23
-
1-Boc-7-甲基吲哚-3-硼酸频哪醇酯_CAS:1256360-03-8
2024-02-23
-
2,2’,2”,2”’-((((4′-苯基-[2,2’:6’,2”-叔吡啶] -6,6”-二基)双(亚甲基) )双(氮杂三基)四乙酸_2,2′,2”,2”’-(((4′-phenyl-[2,2′:6′,2”-terpyridine]-6,6”-diyl)bis(methylene))bis(azanetriyl))tetraacetic acid_CAS:122637-26-7
2024-02-21
-
1,3,4,6-四-O-乙酰基-2-(2-乙酰硫基)乙酰氨基-2-脱氧-β-D-吡喃半乳糖_1,3,4,6-tetra-O-acetyl-2-(2 acetylthio)acetamido-2-deoxy-β-D-galactopyranose_CAS:106600-42-4
2024-02-21
-
N-烯丙基-2-溴乙酰胺_N-allyl-2-bromoacetamide_CAS:126265-30-3
2024-02-21
-
N-烯丙基-2-溴-2-甲基丙酰胺_N-allyl-2-bromo-2-methylpropanamide_CAS:1008780-89-9
2024-02-21
-
4-羟基己基-5-烯-2-酮_4-hydroxyhex-5-en-2-one_CAS:17226-70-9
2024-02-21
-
O-[(5-乙基吡啶-3-基)甲基]羟胺 _O-[(5-ethynylpyridin-3-yl)methyl]hydroxylamine_CAS:1824079-24-4
2024-02-21
-
3-羟基肉豆蔻酰辅酶a_3-hydroxytetradecanoyl-CoA_CAS:68170-64-9
2024-02-21
-
N1,N4-二(吡啶-4-基)对苯二甲酰胺_N1,N4-di(pyridin-4-yl)terephthalamide_CAS:216079-39-9
2024-02-21