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【DFT+实验】AEM：用于促进电催化氧还原的有效电荷捕获

时间：2023-04-16 来源： 浏览：

【DFT+实验】AEM：用于促进电催化氧还原的有效电荷捕获

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无金属碳基材料被认为是贵金属Pt基电催化剂最有前途的替代品之一。然而，杂原子调制碳的电催化活性很少达到金属基电催化剂的水平。
基于此， 中南大学田忠良教授，伦敦大学学院何冠杰博士（共同通讯作者）等人 报道了富含电子的碳和碳空位附近丰富的吡啶氮修饰的碳纳米片（E-NC-V），并将其作为载体来促进高效的氧还原反应（ORR）。
为了进一步探索ORR活性的起源，作者建立了具有不同缺陷密度和富电子材料的模型（E-NC-V、NC-V和L-NC-V），并通过DFT计算研究了4e - ORR路径。分波态密度图（PDOS）表明，和L-NC-V和NC-V相比，E-NC-V中有更多的电子从C位点转移到O 2 分子上，具有较强的成键强度，从而充分激活O 2 。
本文进一步研究了ORR的自由能图，E-NC-V、NC-V和L-NC-V的极限电位分别为1.13、1.24和1.4 V，这表明缺陷密度和吡啶氮含量提高了ORR活性。
碳空位附近的富吡啶氮结构与富电子碳协同作用，促进了|Δ G O *|的急剧降低，导致氧中间体的平衡吸附和解离，从而激活了O=O，这可归因于丰富的空位和Zn与N/C之间的d-p轨道杂化。
Potent Charge-Trapping for Boosted Electrocatalytic Oxygen Reduction. Adv. Energy Mater. , 2023 , DOI: 10.1002/aenm.202203963.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202203963.

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