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潘原AFM：NiCo DASs/N-C助力电催化ORR和HER

时间：2022-11-27 来源： 浏览：

潘原AFM：NiCo DASs/N-C助力电催化ORR和HER

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调制效应显示出提高单原子催化剂（SAcs）性能的潜力，但对孤立双原子位点（DASs）的这种效应的深入研究仍然是一个巨大的挑战。
基于此， 中国石油大学（华东）潘原副教授（通讯作者）等人 报道了一种Ni/Co DASs的邻近电子效应（PEE），其锚定在N掺杂碳（N-C）基底（NiCo DAS/N-C）中，用于协同促进电催化氧还原反应（ORR）和析氢反应（HER）。
得益于由四个氮（Ni-N 4 ）基团锚定的相邻Ni的PEE，NiCo DAS/N-C催化剂表现出优异的ORR和HER活性。
DFT计算吉布斯自由能（ΔG）图，研究相邻Ni-N 4 基团对ORR活性的影响。在Ni-N 4 /Co-N 4 体系中，O 2 在Ni-N 4 位点和Co-N 4 位点对应的吸附能（ ΔE ads ）分别为-0.067和-0.551 eV，表明O 2 在Co-N 4 位点的吸附比在Ni-N 4 位点更稳定。
OOH*倾向于在NiN 4 （2e − 过程）被质子化并形成H 2 O 2 ，而OOH*的O-O键断裂成O*（4e − 过程）更容易发生在CoN 4 。
因此，Co-N 4 位点被认为是NiCo DASs/N-C的唯一活性位点，而Ni-N 4 位点不是活性中心。
在Ni-N 4 /Co-N 4 体系中，Co-N 4 和Ni-N 4 位点对应的过电位表明，Ni-N 4 /Co-N 4 体系中Co位在ORR过程中具有最低的理论过电位，其速率决定步骤为OH*的解吸。
Bader电荷计算表明，Co原子在单个Co-N 4 和Ni-N 4 /Co-N 4 基底上损失了0.870和0.848 e − ，Ni原子在单个Ni-N 4 和Ni-N 4 /Co-N 4 基底上损失了0.851和0.838 e − 。当OH*吸附发生时，Co位点失去更多的电子，分别为1.106和1.082 e − 。
因此，在Ni-N 4 /Co-N 4 体系中OH*的吸附较弱，相邻的Ni-N 4 基团可以明显优化邻近Co-N 4 活性中心对OH*的吸附。
Proximity Electronic Effect of Ni/Co Diatomic Sites for Synergistic Promotion of Electrocatalytic Oxygen Reduction and Hydrogen Evolution. Adv. Funct. Mater., 2022 , DOI: 10.1002/adfm.202210867.
https://doi.org/10.1002/adfm.202210867.
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