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(纯计算)山东大学魏巍/戴瑛团队Small: 调整配位微环境以提高水电解和氧还原活性

时间：2023-02-07 来源： 浏览：

(纯计算)山东大学魏巍/戴瑛团队Small: 调整配位微环境以提高水电解和氧还原活性

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2023年1月11日，Small在线发表了山东大学魏巍和戴瑛教授课题组的研究论文，题目为《Tuning the Coordination Microenvironment of Central Fe Active Site to Boost Water Electrolysis and Oxygen Reduction Activity》。

在多相催化中，单原子催化剂是许多反应的前沿和重要原型，揭示其内在的构效关系 是 目前 一项关键任务 ，但其仍具有挑战性。在此研究中， 通过第一性原理计算，作者 研究了Fe-卟啉中FeXYiN3-i (X、Y=B、C、O、P和S；i=0、1)的水电解和氧还原性能，旨在阐明调整活性金属原子的配位微环境是如何以及为什么能提高催化活性 。 可以得出结论的是， 打破配位 壳层 对称性打破了公认的标准标度关系，调整了*O的吸附行为，从而优化了析氧反应(OER)的活性 ，例如， 达到0.17 V的超低过电势 。结合Fe原子自旋构型和配体场理论，可以很好地解释OER活性的显著提高。本文强调了中心金属原子配位微环境在电催化研究中的重要意义。

图1 配位结构和形成能
图2 HER过电势和火山曲线
图3 ORR/OER 过电势和吉布斯自由能
图4 Fe-3d轨道构型、COHP和PDOS

图5 ORR过电势和 火山 曲线

【 论文链接 】
Wang, S., Huang, B., Dai, Y. et al. Tuning the Coordination Microenvironment of Central Fe Active Site to Boost Water Electrolysis and Oxygen Reduction Activity. Small , 2023 , 19, 2205111. https://doi.org/10.1002/smll.202205111

【其他相关文献】

[1] Zhang, J., Zhao, Y., Chen, C. et al. Tuning the Coordination Environment in Single-Atom Catalysts to Achieve Highly Efficient Oxygen Reduction Reactions. J. Am. Chem. Soc ., 2019 , 141, 20118-20126. https://doi.org/10.1021/jacs.9b09352
[2]  Yuan , K ., Li , L ., Shuai , L . et al.  Boosting Oxygen Reduction of Single Iron Active Sites via Geometric and Electronic Engineering: Nitrogen and Phosphorus Dual Coordination .  J. Am. Chem. Soc .,  2020 ,  142 ,  2404-2412 . https://doi.org/ 10.1021/jacs.9b11852

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