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铽诱导的钴价带变窄促进电催化氧还原
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2023-10-10 , DOI: 10.1039/d3ee02503a
Xuan Wang 1 , Juan Zhang 1 , Pu Wang 1 , Liangcheng Li 1 , Huiyu Wang 1 , Dongmei Sun 1 , Yafei Li 1 , Yawen Tang 1 , Xue Feng Lu 2 , Yu Wang 1 , Gengtao Fu 1
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稀土(RE)基材料正在发展成为电催化氧还原反应(ORR)的有前景的范例,以引领能源转换技术的实际应用。然而,对 RE 在增强 ORR 中的催化作用的系统理解仍然有限。在此,我们开发了一种新型稀土基催化剂,由原子 Co 物种与 Tb 2 O 3 (Co@Tb 2 O 3 )耦合组成,以揭示稀土在增强 ORR 性能中的作用。Co@Tb 2 O 3具有令人满意的 ORR 活性,起始电位和半波电位分别为 1.02 V RHE和 0.85 V RHE,优于 Pt/C 基准和许多报道的钴基催化剂。准操作X 射线光电子能谱显示 Co 2p 和 Tb 3d/4d 的结合能和半峰全宽与电势相关的变化,证明了 ORR 过程中氧中间体的成功覆盖和转化。理论计算表明,Co@Tb 2 O 3中构建的[Co–O–Tb]单元位点通过Co 3d–O 2p–Tb 4f 的梯度轨道耦合赋予Co 3d较窄的能带和适当的能带位置。[Co-O-Tb]单元位点中的这种窄带行为使得Co位点与氧中间体之间的相互作用以理想的σ/π键混合类型的形式存在,这提供了氧中间体灵活的结合强度,从而打破了*OOH 和*OH 的缩放关系更接近最佳条件。我们相信这项工作将为高效稀土基ORR材料的设计建立新的理解。



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更新日期:2023-10-10
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