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通过控制电荷态提高 3d 过渡金属掺杂 g-C3N3 的双功能 OER/ORR 活性
Molecular Catalysis ( IF 3.9 ) Pub Date : 2024-01-05 , DOI: 10.1016/j.mcat.2023.113807
Wenzhi Yao , Yanyan Qu , Miao Zhou , Wentao Wang , Aodi Zhang , Zhenzhen Feng , Hongxia Yan

追求高效的双功能氧还原反应/氧析出反应(OER/ORR)电催化剂对于实现可持续和可再生清洁能源至关重要,但它仍然是一个艰巨的挑战。在本研究中,我们采用密度泛函理论和机器学习(ML)预测来系统地研究3d过渡金属(TM)原子掺杂的gC 3 N 3的双功能OER/ORR活性。我们的研究结果表明,富氮和贫碳的生长条件可以促进 3d TM 掺杂到 gC 3 N 3中。Ni在0中占据N(Ni × N @C 54 N 53,包括54个C和53个N原子),Ni在+1中占据N(Ni N @C 54 N 53)和+1电荷状态下的Ni间隙位置(Ni int @C 54 N 54,包括54个C和54个N原子)满足双功能OER/ORR电催化剂的要求,因为它们(1)具有较低的形成能,(2)较低的过电势(小于0.47V) ),(3)可以在300K下保持稳定性,(4)它们的带隙减小,这导致有利于电子转移。ML 预测将 3d 能带中心 ( ε d ) 和 3d 电子数量 ( Ne )分别确定为 OER 和 ORR 超电势的最有效描述符。这项工作可以为理解3d-TM掺杂的gC 3 N 3双功能OER/ORR活性的起源铺平道路,并有利于通过考虑电荷态来合理设计用于其他催化反应的新型电催化剂。





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更新日期:2024-01-07
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